УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
DEVICE FOR PROTECTING AIR POWER LINES AGAINST ATMOSPHERIC OVERVOLTAGE

Изобретение относится к области электроэнергетики и высоковольтной техники, в частности к устройствам защиты изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования, преимущественно 6-35 кВ, от атмосферных перенапряжений.
Известна линия электропередачи, включающая по меньшей мере одну заземленную опору, по меньшей мере, один силовой провод, закрепленный на этой опоре, по меньшей мере, один изолятор указанного силового провода от указанной опоры, а также средства защиты указанного изолятора от грозовых перенапряжений в виде, по меньшей мере, одного импульсного искрового разрядника с двумя основными электродами, при этом указанный импульсной искровой разрядник выполнен в виде разрядника с поверхностным разрядом, причем длина искрового перекрытия между двумя основными электродами разрядника больше, чем длина искрового перекрытия защищаемого изолятора, а напряжение срабатывания указанного разрядника ниже, чем разрядное напряжение защищаемого изолятора (RU 2096882 C1, опубл.  20.11.1997).
В данной линии электропередачи защитное устройство от грозовых перенапряжений характеризуется достаточно ограниченными функциональными возможностями, а именно: защищает только изоляторы линии и исключительно от грозовых перенапряжений, не срабатывая, например, от перекрытий, вызванных другими причинами (мокроразрядное перекрытие или перекрытие, обусловленное загрязненной поверхностью изолятора).
Известно также устройство грозозащиты воздушной линии электропередачи, содержащее опору с изолирующей траверсой, к которой прикреплен провод, и элемент грозозащиты; изолирующая траверса выполнена из одного поддерживающего изолятора, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод, при этом другим концом поддерживающий изолятор прикреплен к опоре выше места прикрепления к этой стойке другого конца опорного изолятора, а опорный изолятор представляет собой элемент  грозозащиты, выполненный в виде ограничителя перенапряжений, снабженного устройством типа пиропатрона для выброса сигнального блинкера при выходе ограничителя перенапряжений из строя (RU 2400894 C1,  опубл. 27.09.2010).
Указанное техническое решение обеспечивает определенную степень грозозащищенности воздушных линий электропередачи с неизолированными проводами, не предусматривая ничего конкретного в отношении грозозащиты линий электропередачи с изолированными проводами и другого электроэнергетического оборудования 6-35 кВ. Тем не менее, линии с изолированными проводами требуют такой защиты от перенапряжений, так как при перенапряжении (например, грозовом) происходит перекрытие изолятора и, как следствие этого, пробой изоляции провода, при этом электрическая дуга горит в местах пробоя вплоть до момента отключения линии и нередко приводит к пережогу провода.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является устройство защиты изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования 6-35 кВ воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, состоящее из нелинейного ограничителя перенапряжений и закрепленного на нелинейном ограничителе перенапряжений, по меньшей мере, одного электрода, выполненного в виде стержня со сферической, конической, цилиндрической или выполненной крестообразной формы бобышкой на своем конце и, по меньшей мере, одного дополнительного электрода, расположенного на заданном расстоянии от первого электрода, для напряжений 6-20 кВ расстояние между упомянутыми электродами выбирается из диапазона 3-100 мм, а для напряжения 35 кВ - из диапазона 101-140 мм (RU 2584824 C1, опубл. 20.05.2016).
Тем не менее, это техническое решение не обеспечивает необходимую в ходе продолжительной эксплуатации степень защищенности его элементов от такого прозаического, но одновременно широко распространенного, типа мошенничества, когда, мошенники свободно демонтируют и воруют, в частности, дорогостоящие нелинейные ограничители перенапряжений, входящие в комплект заявляемого устройства.
Заявитель ставил перед собой практическую задачу разработки универсального защитного устройства для изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования, преимущественно, 6-35 кВ воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, универсального в работе, то есть обеспечивающего высокую защищенность от перенапряжений любого электроэнергетического элемента класса напряжений 6-35 кВ, простого в конструктивном исполнении, надежного при длительной эксплуатации, а также позволяющего обеспечить более высокую степень защищенности его элементов от мошенников, свободно демонтирующих и ворующих, в частности, дорогостоящие нелинейные ограничители перенапряжений.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в устройстве защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, состоящем из нелинейного ограничителя перенапряжений, снабженного крепежным концевым электродом и выполненного в виде стержня разрядным концевым электродом, а также, по меньшей мере, одного дополнительного электрода, расположенного на расстоянии от разрядного концевого электрода нелинейного ограничителя с образованием между двумя указанными электродами искрового промежутка и возможностью сброса перенапряжения на заземленные  части опор через нелинейный ограничитель перенапряжений и дополнительный электрод при пробое указанного искрового промежутка, согласно изобретению, крепежный концевой электрод нелинейного ограничителя перенапряжений жестко прикреплен к проводу воздушной линии электропередач с образованием электрического соединения провода и крепежного концевого электрода, а дополнительный электрод закреплен непосредственно или через промежуточные крепежные элементы на заземленной части опоры, при этом крепежный концевой электрод и дополнительный электрод выполнены в виде изогнутых стержней, имеющих крайние участки, к проводу прикреплен крайний участок крепежного концевого электрода, а крайний участок дополнительного электрода образует искровой зазор со стержнем разрядного концевого электрода нелинейного ограничителя вдоль, по меньшей мере, части крайнего участка дополнительного электрода.
Технический результат достигается также тем, что соединение крепежного концевого электрода нелинейного ограничителя с проводом может быть выполнено неразъемным.
Технический результат достигается также тем, что неразъемное соединение может быть выполнено из металла.
Технический результат достигается также тем, что соединение крепежного концевого электрода к проводу может быть выполнено в виде прокалывающего изоляцию зажима.
Технический результат достигается также тем, что, по крайней мере, часть соединения крепежного концевого электрода к проводу может быть выполнено клеевым.
Технический результат достигается также тем, что нелинейный ограничитель перенапряжений может быть выполнен в виде аппарата, состоящего из одной колонки последовательно соединенных варисторов, заключенной в герметичный полимерный корпус.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежа на котором  показан общий вид устройства защиты изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования, в данном случае, 6-35 кВ воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, выполненного согласно настоящему изобретению.
Предлагаемое устройство защиты изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования 6-35 кВ воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, состоит из нелинейного ограничителя перенапряжений 1, представляющего собой защищенный аппарат в виде одной колонки последовательно соединенных варисторов. Нелинейный ограничитель перенапряжений 1 заключается в герметичный полимерный корпус и рассчитывается на номинальный разрядный ток не более 5 кА для напряжений 6-20 кВ и на номинальный разрядный ток не более 10 кА для напряжений 35 кВ. Нелинейный ограничитель перенапряжений 1, снабжен крепежным концевым электродом 2 и разрядным концевым электродом 3, выполненным в виде стержня. Он крепится своим крепежным электродом 2 на проводе 4 воздушной линии электропередачи с помощью крепежа 5 и, например, зажима 6 с функцией прокола изоляции (прокалывающего зажима). Для примера, на чертеже приведена конструкция нелинейного ограничителя перенапряжений 1 для наиболее распространенных опор воздушных линий 10 кВ со штыревыми изоляторами 7. Искровой промежуток при этом образован разрядным электродом 3 нелинейного ограничителя перенапряжений 1 и дополнительным электродом 8, закрепленным непосредственно или через промежуточные крепежные элементы 9 на заземленной части опоры 10. Крепежный концевой электрод 2 и дополнительный электрод 8 выполнены в виде изогнутых стержней, имеющих крайние участки. Электрод 2 снабжен крайним участком 11, а дополнительный электрод 8 снабжен крайним участком 12. При этом к проводу 4 прикреплен крайний участок 11 крепежного электрода 2, удерживающий нелинейный ограничитель перенапряжений 1, а крайний участок 12 дополнительного электрода образует искровой зазор со стержнем разрядного концевого электрода 3, по меньшей мере, вдоль части участка 12. Разрядный электрод 3 выполняется, например, в виде прямолинейного стержня со сферической или конической бобышкой на своем конце или в виде геометрической фигуры любой формы. Крайний изогнутый участок 12 дополнительного электрода 8 располагается напротив разрядного электрода 3 на заданном расстоянии от него, причем для напряжений 6-20 кВ расстояние между стержнем электрода 3 и участком 12 электрода 8 выбирается из диапазона 3-100 мм, а для напряжения 35 кВ - из диапазона 101-140 мм.
Электрод 3 и участок 12 располагаются напротив друг друга и могут быть полностью или частично закрыты, как и зажим 6, кожухами.
Конструкция электродов 3 и 8 и способ крепления предложенного защитного устройства позволяют сохранять величину искрового промежутка L постоянной в любых погодных условиях. При воздействии на провода 4 индуктированных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами вблизи воздушной линии, или при прямых ударах молнии в провода воздушной линии, искровой промежуток защитного устройства между электродами 3 и 8 пробивается и подсоединяет к проводу нелинейный ограничитель перенапряжений 1, который благодаря снижению собственного сопротивления в этот момент осуществляет эффективный сброс перенапряжения на заземленные  части опор 10 через электроды, минуя изоляторы, что предохраняет их от перекрытия и повреждения, а провод от пережога. После снятия перенапряжения при воздействии напряжения промышленной частоты ток через нелинейный ограничитель перенапряжений за счет возврата сопротивления нелинейного ограничителя перенапряжений до исходных значений ограничивается до величины, при которой существование электрической дуги в искровом промежутке невозможно, и электрическая дуга гаснет.
Данные защитные устройства устанавливаются по одному на каждую опору с последовательным чередованием фаз. При необходимости защитные устройства могут устанавливаться на каждую опору по три штуки (по одному на каждую фазу). Такая установка рекомендуется при защите: воздушной линии электропередачи 6-35 кВ с пролетами более 80 метров, локальных объектов на воздушной линии электропередачи, воздушной линии электропередачи с аномально высокими сопротивлениями заземления опор, особо ответственных воздушных линий электропередачи и других.
Заявляемое устройство защиты изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования 6-35  кВ воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений универсально в действии, обеспечивает высокую защищенность от перенапряжений любого электроэнергетического элемента класса напряжений 6-35 кВ, простое по своему конструктивному исполнению, надежно при длительной эксплуатации, а также практически исключает демонтаж и воровство входящих в его комплект элементов, в частности, дорогостоящих нелинейных ограничителей перенапряжений, так как последние жестко закрепляются на находящемся под напряжением линейном проводе посредством крепежа и зажима с функцией прокола изоляции, а дополнительный электрод закрепляется непосредственно или через промежуточные крепежные элементы на заземленной части опоры воздушной линии электропередачи. При этом жесткое соединение крепежного электрода 2 нелинейного ограничителя перенапряжений 1 может быть усилено и выполнено в виде неразъемного соединения, например, металлического, что повысит антивандальные качества описываемого устройства. Возможно также использование клеевого неразъемного соединения для крепежа нелинейного ограничителя перенапряжений 1.