ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА СВЕРХВЫСОКИЕ И УЛЬТРАВЫСОКИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к технике высоких напряжений, а именно к ограничителям перенапряжений.
Известны конструкции ограничителей перенапряжений, приведенные в каталоге ABB Zinc oxide surge arrester EXLIM T. Class 20 kA, as per IEC Station class as per ANSI Porcelain insulator/ Design/test standards: IEC 99-4; ANSI C62.11, а также Zinc-oxide surge arrester HS PEXLIM T-T. Silicone-House arresters [1].
В состав ограничителя перенапряжений ОПН входит экранная арматура, которая предназначена для выполнения трех основных функций:
- регулирование (выравнивание) электрического поля вдоль конструкции ОПН и по всем его элементам;
h
- обеспечение требуемого уровня начального напряжения u на экранной арматуре
- увеличение электрической прочности внешней изоляции.
1
1
В таких решениях для электрических сетей напряжением 550 кВ и выше фирмой ABB используются ограничители перенапряжений с системой двойных тороидальных экранов, устанавливаемых в верхней части аппарата и его середине, что утяжеляет конструкцию (нижеследующий рисунок и таблица). Принятые в конструкциях ограничителей перенапряжений фирмой ABB отношения диаметра большого экрана к строительной высоте D/H и отношение D к уровню заглубления экрана h приведены в таблице. Принятые большие значения отношений D/h и D/hприводят к довольно неравномерному распределению напряжения вдоль конструкции и напряженности поля по поверхности столбов резисторов.
Основные габариты ОПН фирмы ABB
Таблица
Максимальное напряжение системы, кВ
Н,мм
D,мм
h,мм
D/H
D/h
d<sub>1</sub>,мм
h<sub>1</sub>,мм
D<sub>1</sub>/h<sub>1</sub>
245
23103405
600600
300300
0,260,17
2,02,0
-
-
-
300
3495
1600
1000
0,46
1,6
-
-
-
362
3495
1600
1000
0,46
1,6
-
-
-
380
3495
1600
1000
0,46
1,6
-
-
-
400
3495
1600
1000
0,46
1,6
-
-
-
420
403540354575
160012001200
1000600600
0,390,300,26
1,62,02,0
---
---
---
550
48905540
18001800
10001000
0,370,32
1,81,8
12001000
600500
2,02,0
800
6235
2500
1025
0,40
2,4
1400
520
2,7
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является ОПН-1150 кВ без искровых промежутков, предложенный В.А.Волькенау, В.К.Пугачевым, С.Ю.Роговенко, В.В.Шматовичем (Ограничители перенапряжений без искровых промежутков на напряжение 1150 кВ. В.А.Волькенау, В.К.Пугачев, С.Ю.Роговенко, В.В.Шматович// Электропередачи 1150 кВ. Сборник статей в двух книгах под общей редакцией Г.А.Илларионова, В.С.Ляшенко. Книга 2, М., Энергоатомиздат, 1992 г., стр.109-116) [2].
Конструкция ОПН-1150 характеризуется отношениями D/H ≈ 0,4 и D/h ≈ 2,4, что не обеспечивает оптимальную экранировку конструкции, т.к. при принятых соотношениях между строительной высотой конструкции, диаметром основного экрана и уровнем его заглубления не достигается близкое к равномерному распределение напряжения по резисторным столбам ОПН. Наиболее нагруженными оказываются нелинейные резисторы, находящиеся в верхней части нижнего изолятора.
н
Целью предложения является обеспечение близкого к равномерному распределения напряжения и напряженности электрического поля вдоль резисторных столбов ОПН и его элементов, необходимого уровня начального напряжения u на экранной арматуре, наибольшей электрической прочности внешней изоляции ОПН.
Указанная цель достигается тем, что в ограничителе перенапряжений на сверхвысокие и ультравысокие напряжения, содержащим экран и опорную изоляцию, включающую нелинейные резисторы в полимерных или фарфоровых покрышках, отношение диаметра экрана к строительной высоте опорной изоляции находится в пределах 0,34-0,36, а отношение диаметра экрана к уровню его заглубления составляет 1,15-1,2, т.е.
, а ,
где D [мм] - диаметр экрана,
Н [мм] - строительная высота опорной изоляции,
h [мм] - уровень заглубления экрана.
Конструкция ограничителя перенапряжений в статике представлена на рисунке.
Конструкция ограничителя состоит из опорной изоляции 1, экрана 2. Опорная изоляция выполнена из фарфоровых или полимерных покрышек 3 с нелинейными резисторами 4, фланцем 5, электродом 6, поджимающей пружиной 7.
Отношение диаметра экрана к строительной высоте изоляции находится в пределах 0,34-0,36, а отношение диаметра экрана к уровню его заглубления 1,15-1,2.
При выходе за пределы этих соотношений возникают повышенные напряженности на резисторах, что приводит к повреждению последних.
При приложении рабочего напряжения и возникающих перенапряжениях как при коммутациях в рабочем и аварийных режимах, а также при атмосферных перенапряжениях (грозовых импульсах) данная конструкция позволяет обеспечить
- близкое к равномерному распределение напряжения и напряженности электрического поля вдоль резисторных столбов ОПН и его элементов;
н
к
- необходимый уровень начального напряжения U на экранной арматуре, превышающий нормируемое напряжение появления стримерной короны U, и, соответственно, допустимый уровень радиопомех;
- наибольшую электрическую прочность внешней изоляции ОПН при воздействии напряжения промышленной частоты, грозовых и коммутационных перенапряжениях, как в сухом состоянии, так и под дождем.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:
1. ABB Switchgear Catalogue Publ. SESWG/A 2240E Edition 2, 1994-10/Zinc oxide surge arrester EXLIM T. Class 20 kA, as per IEC Station class as per ANSI Porcelain insulator/Design/test standards: IEC 99-4; ANSI C62.11, a также Zinc-oxide surge arrester HS PEXLIM T-T. Silicone-House arresters.
2. Ограничители перенапряжений без искровых промежутков на напряжение 1150 кВ. В.А.Волькенау, В.К.Пугачев, С.Ю.Роговенко, В.В.Шматович// Электропередачи 1150 кВ. Сборник статей в двух книгах под общей редакцией Г.А.Илларионова, В.С.Ляшенко. Книга 2, М.,Энергоатомиздат, 1992 г., стр.109-116 (прототип).