Модуль с разрядником защиты от перенапряжений для высоковольтной установки

Модуль с разрядником защиты от перенапряжений для высоковольтной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области основных электрических компонентов и может применяться при конструктивном выполнении изолятора, который объединен в один модуль с разрядником защиты от перенапряжений.

В области передачи и распределения энергии в качестве разрядников защиты от перенапряжений в последнее время применяют металлооксидные резисторы на основе оксида цинка с сильно нелинейной характеристикой. Относительно малый конструктивный объем подобных разрядников открывает возможность встраивать такие разрядники во вводы, концевые кабельные заделки, а также внутрь трансформаторов и распределительных устройств ("Bulletin SEV/VSE", 7/98, страницы 13-20). В случае известного встраивания подобного разрядника в ввод для находящегося под высоким напряжением электрического провода отдельные уложенные слоями в колонку резистивные элементы разрядника расположены внутри изолятора концентрично к его оси и тем самым также концентрично к находящемуся под высоким напряжением электрическому проводу. Изолятор при этом состоит из выполненного полым и снабженного экранированием корпуса и содержит металлическую деталь основания и металлическую головную деталь. Расположенные внутри корпуса резистивные элементы разрядника образуют при этом отдельные участки стенки полого цилиндра или усеченного конуса. Этот цилиндр или конус на одном из своих концов установлен на контактных деталях, которые выведены радиально наружу через стенку изолятора; на своем другом конце цилиндр или, соответственно, конус соединен с электрическим проводом, находящимся под высоким напряжением (JP 59-207513A, JP 59-207514А). Подобная комбинация разрядника защиты от перенапряжений с высоковольтным изолятором требует в находящейся на потенциале Земли области основания разрядника относительно большого расстояния от электрического провода, находящегося на высоковольтном потенциале, и тем самым большого диаметра изолятора по меньшей мере в области основания. Необходимые для контактирования разрядника контактирующие устройства также увеличивают объем и сложность модуля.

Для выполнения легко демонтируемого и утилизуемого разрядника защиты от перенапряжений является известным использовать корпус из эластичного материала, который имеет две выемки, в которые с применением эластичного корпуса могут вдвигаться состоящая из металлоксидных блоков разрядная токовая цепь, а также несущий элемент. Несущий элемент служит для обеспечения достаточной механической стабильности устройства (DE 4319986 A1).

Далее известно встраивание разрядника защиты от перенапряжений в концевую кабельную заделку или в полый, пронизанный приводной штангой опорный изолятор для высоковольтного силового выключателя (ЕР 0388799 B1, DE 19647736 C1). Впрочем для достижения особенно компактного мощного разрядника защиты от перенапряжений является известным выполнять разрядные цепи с несколькими колонками. Колонки при этом расположены вдоль оси симметрично вокруг нее (Майер, А; Рудольф, Р.: Разрядники защиты от перенапряжений без искровых промежутков позволяют оптимальную защиту от перенапряжений. В: Brown Boveri Technik 12-85, стр.576-585).

Исходя из модуля с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, в основе изобретения лежит задача придать модулю простую конструкцию и тем самым более компактное выполнение.

Для решения этой задачи согласно изобретения предусмотрено, что изолятор выполнен в виде полого составного тела с твердым, окружающим электрический компонент каркасом и нанесенной на каркас литьем или экструдированием оболочкой из эластомера, и что разрядник защиты от перенапряжений заделан в нанесенную на каркас литьем или экструдированием эластомерную оболочку и посредством присоединительных элементов подключен электрически к металлической детали основания и металлической головной части изолятора. Под "полым составным телом" в смысле изобретения понимают также расположенное вокруг провода изолирующее тело из синтетической смолы (ввод, проходной изолятор), в частности такой, который используют для уровней напряжения от 6 кВ.

В случае подобного выполнения модуля разрядник защиты от перенапряжений расположен не внутри твердого корпуса изолятора, а придан в соответствие изолятору снаружи твердого каркаса. За счет предусмотренного "back-up" размещения конструкция твердого каркаса и его размеры могут не изменяться, в то время как заделка в литую или экструдированную эластомерную оболочку составного тела может быть реализована относительно просто. Это справедливо, в частности, тогда, когда в качестве резистивных элементов разрядника применяют имеющиеся в торговле обычные стандартные элементы в виде массивных цилиндрических или имеющих форму прямоугольных параллелепипедов тел, которые могут иметь, при необходимости, для целей монтажа среднее отверстие. Составные тела с твердым каркасом из армированной стекловолокном пластмассовой трубы и с литой или, соответственно, экструдированной эластомерной оболочкой являются сами по себе принятыми для высоковольтных изоляторов. При этом эластомерная оболочка выполнена, как правило, в виде экранирования (DE 19738338 A1); Вайтген: Вводы воздушных линий с силиконовыми экранами. В: ETZ том 104 (1983), выпуск 23, стр.1200-1205).

Интегрированный в составное тело разрядник защиты от перенапряжений может состоять из одной или нескольких, например двух или четырех, выполненных из резистивных элементов разрядных колонок. В случае двух разрядных колонок рекомендуется располагать колонки непосредственно по соседству друг с другом или лежащими против друг друга диагонально относительно оси проходного изолятора; в случае трех или более разрядных колонок рекомендуется разделять колонки на две группы и располагать обе группы колонок лежащими против друг друга диагонально относительно оси изолятора. Предпочтительно разрядные колонки располагают зеркально-симметрично относительно плоскости, включающей ось изолятора. Во всех этих случаях перерасход эластомерного материала, связанный с утолщением оболочки изолятора, может поддерживаться возможно малым. При этом целесообразно, если внешний контур эластомерной оболочки согласован с внешним контуром твердого каркаса и разрядной(ых) колонки(ок).

В случае модулей, в которых изолятор снабжен металлической деталью основания и металлической головной деталью, механическое крепление, данное заделкой разрядных колонок в отлитую или экструдированную эластомерную оболочку, может быть улучшено за счет того, что присоединительные элементы, предусмотренные для электрического подключения разрядных колонок к детали основания и к головной детали изолятора, выполнены в виде механических несущих органов. Присоединительные элементы могут иметь при этом форму вытянутых профильных тел или продолговатых пальцев.

Изолятор, в эластомерную оболочку которого интегрирован разрядник защиты от перенапряжений, может со своим твердым каркасом использоваться различно. При выполнении в виде полого изолятора внутреннее пространство может включать какой-либо электрический компонент такой, как ввод - с или без конденсаторного управления - конец кабеля, снабженный управлением для изменения электрического поля или концевой заделкой, или делитель напряжения; однако оно может быть пронизано механической деталью такой, как оперативная штанга, и выполнять чисто опорную функцию.

Примеры выполнения изобретения представлены на Фигурах 1-5, где:

Фигура 1 - модуль с разрядником защиты от перенапряжений, интегрированным в литое силиконовое экранирование полого составного тела, и

Фигура 2 - представление поперечного сечения к Фигуре 1.

Фигуры 3-5 - два варианта к Фигуре 2 относительно расположения нескольких разрядных колонок.

Фигура 1 показывает модуль, который в основном состоит из трубчатого высоковольтного изолятора 1 и разрядника защиты от перенапряжений 2 и расположен на плате 3. Высоковольтный изолятор 1 содержит в своем внутреннем пространстве электрический компонент 4, в случае которого речь идет о высоковольтном вводе в виде снабженного конденсаторным управлением электрического провода.

Высоковольтный изолятор 11 модуля содержит корпус, который состоит из несущего элемента (12) (например, армированной стекловолокном пластмассовой трубы) и эластомерной оболочки (13), нанесенной на этот несущий элемент и выполненной в виде экранирования. Эластомерная оболочка 13 имеет такие размеры, что высоковольтный изолятор 1 рассчитан для уровня напряжений 145 кВ. Корпус 11 снабжен далее металлической деталью основания 14 и металлической головной деталью 15.

Разрядник защиты от перенапряжений 2 состоит из колонки 21 из множества резистивных элементов 22 и электрически соединен через нижнее электрическое присоединение 23 с металлической деталью основания 14 и через верхний присоединительный элемент 24 с металлической головной деталью 15. Представленные только схематически присоединительные элементы 23 и 24 являются механически настолько стабильными, что разрядная колонка 21 надежно подперта. Впрочем разрядная колонка 21 полностью заделана в заливку эластомерного экранирования 13.

Согласно Фигуре 2 заделка разрядной колонки 21 происходит таким образом, что при овальном контуре юбок 17 собственно стенка 18 эластомерного экранирования 13 имеет контур 16, который согласован с внешним контуром армированной стекловолокном пластмассовой трубы 12 и соответствующей разрядной колонки 21 и который тем самым имеет по окружности армированной стекловолокном пластмассовой трубы 12 в основном равномерную толщину стенки.

В примере выполнения согласно Фигуре 3 две разрядные колонки 21 расположены зеркально-симметрично относительно плоскости Е1, которая включает ось А высоковольтного изолятора. 1. Относительно эластомерного экранирования при этом не только юбки 17, но также и стенка 18, снабжены внешним овальным контуром.

В примере выполнения согласно Фигуре 4 в отличие от Фигуры 3 контур 19 стенки эластомерного экранирования согласован с внешним контуром армированной стекловолокном пластмассовой трубы 12 и обеих разрядных колонок 21.

В примере выполнения согласно Фигуре 5 в целом расположены четыре разрядные колонки 21, которые объединены в две конструктивные группы таким образом, что обе конструктивные группы лежат против друг друга диагонально к оси А высоковольтного изолятора 1 и при этом расположены зеркально-симметрично как к плоскости Е1, так и к плоскости Е2, которые включают ось А высоковольтного изолятора 1.

При применении трех разрядных колонок 21 в качестве конструктивной группы они целесообразно расположены так, что одной разрядной колонке согласно Фигуре 2 по обе стороны придано в соответствие еще по одной разрядной колонке. Также в этом случае имеет место зеркально-симметричное расположение относительно плоскости Е1.

1. Модуль для высоковольтной установки, выполненный из изолятора (11) и разрядника защиты от перенапряжений (2), конструктивно объединенного с изолятором (11), причем изолятор содержит несущий элемент (12) и эластомерную оболочку, окружающую несущий элемент (12) и также разрядник защиты от перенапряжений (2), а разрядник защиты от перенапряжений (2) выполнен по меньшей мере из одной колонки резистивных элементов, отличающийся тем, что изолятор (11) является полым составным телом, при этом несущий элемент (12) окружает электрический компонент, а эластомерная оболочка (13) выполнена из эластомера, нанесенного на несущий элемент литьем или экструдированием, и что разрядник защиты от перенапряжений (2) заделан в эластомерную оболочку (13) и электрически подключен посредством присоединительных элементов (23, 24) к металлической детали основания (14) и металлической головной детали (15) изолятора (11).

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что если количество разрядных колонок резистивных элементов равно двум или более, то разрядные колонки (21) расположены зеркально симметрично относительно плоскости (E1, E2), включающей продольную ось (А) изолятора (1).

3. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что внешний контур (16) стенки (18) эластомерной оболочки согласован с внешним контуром твердого несущего элемента (12) и разрядной(ых) колонки(ок) (21).

4. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что присоединительные элементы (23, 24) выполнены в виде механических опорных элементов.

5. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластомерная оболочка (13) выполнена в виде экранирования.