Устройство для защиты от перенапряжений

Устройство для защиты от перенапряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты изоляции электрооборудования высокого напряжения станций и подстанций переменного и постоянного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений и др.

Известно устройство для защиты от перенапряжений [1], содержащее варистор, выполненный в виде параллельных колонок, размещенных в цилиндрическом изоляционном корпусе, заполненном изоляционным теплопроводным материалом, и канал для выхода газов. Канал для выхода газов выполнен в виде коаксиального изоляционного цилиндра, а параллельные колонки размещены между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью цилиндра.

Указанная конфигурация не обеспечивает необходимую взрывобезопасность, поскольку дуга, образующаяся при перекрытии колонок варисторов в аварийном режиме, и горячие газы, касаясь внутренней поверхности фарфора через небольшой слой изоляционного материала, могут вызвать его разрушение в результате резкого перепада температур. В указанной конструкции приходится применять достаточно толстостенный фарфор из высокопрочной массы, так как прочность обычного фарфора недостаточна для того, чтобы выдержать внутреннее давление газов при перекрытии до срабатывания всей системы взрывобезопасности (внутренний цилиндр - клапан).

Кроме того, недостатком устройства является то, что в нем необходимо использование изоляционного теплопроводящего сыпучего материала, например, кварцевого песка. Наличие песка увеличивает вес и стоимость устройства, его материалоемкость, усложняет технологический процесс сборки устройства, так как необходимо обеспечить чистоту песка и требуемый гранулометрический состав.

Известно устройство для защиты от перенапряжений [2], принятое за прототип. Оно содержит варистор, выполненный в виде по меньшей мере одной колонки, размещенной в цилиндрическом изоляционном корпусе в электроизоляционном теплопроводящем сыпучем материале, и канал для выхода газов, выполненный в изоляционном цилиндре. По всей высоте изоляционного цилиндра размещена перегородка из изоляционного материала, разделяющая внутреннюю полость на две части, в первой из которых размещен варистор в сыпучем электроизоляционном теплопроводящем материале, а во второй - указанный канал для выхода газов.

К недостаткам устройства относится необходимость использования электроизоляционного теплопроводящего сыпучего материала, что приводит к увеличению веса и стоимости устройства, его материалоемкости, усложнению технологического процесса сборки, так как сыпучий материал (например, кварцевый песок) необходимо предварительно очищать, сушить и обеспечивать требуемый гранулометрический состав. Кроме того, крепление внутренних узлов устройства не исключает высыпание кварцевого песка через перегородку, что уменьшает полный объем выхлопа газов, образующихся при повреждении аппарата, и что в свою очередь снижает допустимые токи короткого замыкания, при которых обеспечивается взрывобезопасность аппарата, что снижает надежность работы устройства и его взрывобезопасность.

Изобретение решает задачу повышения взрывобезопасности и надежности работы, снижения материалоемкости, упрощения технологического процесса сборки.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем по меньшей мере один блок варисторов, размещенный с зазором, образующим канал для выхода газов, в изоляционном цилиндре, расположенном в цилиндрическом изоляционном корпусе, и размещенный со смещением относительно оси корпуса, в соответствии с изобретением, блок варисторов по крайней мере снизу размещен на упоре, содержащем сегмент, закрепленный на кольце, которое зафиксировано внутри изоляционного цилиндра.

Площадь сегмента меньше площади полукруга.

Толщина сегмента может составлять 5-10% от внутреннего диаметра изоляционного цилиндра.

Суть изобретения заключается в том, что блок варисторов установлен со смещением относительно оси устройства на упоре, содержащем сегмент, закрепленный на кольце, которое зафиксировано внутри изоляционного цилиндра. Такое размещение и закрепление блока варисторов упрощает выход газов к предохранительному клапану, что в конечном итоге повышает взрывобезопасность устройства. Этот эффект увеличивается в том случае, когда устройство содержит несколько блоков варисторов и каждый блок сверху и снизу размещен на упоре, содержащем сегмент, закрепленный на кольце внутри изоляционного цилиндра. Площадь сегмента меньше площади полукруга, что облегчает истечение газов. Толщина сегмента составляет 5-10% от внутреннего диаметра изоляционного цилиндра. Такая толщина является оптимальной с точки зрения механической прочности и массы конструкции.

Совокупность перечисленных признаков позволяет решить поставленную задачу повышения взрывобезопасности и надежности работы устройства, а также снижения материалоемкости, упрощения и удешевления технологического процесса сборки.

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства.

На фиг.2 изображен поперечный разрез изоляционного цилиндра по А-А.

Устройство содержит два блока варисторов 1, размещенных в изоляционном цилиндре 2, который в данном случае выполнен из стеклопластика. Блоки варисторов 1 установлены в цилиндре 2 со смещением относительно оси цилиндра 2 и с зазором, который образует канал 3 для выхода газов. Цилиндр 2 расположен в цилиндрическом изоляционном корпусе 4, в данном случае выполненном из фарфора. Каждый блок 1 сверху и снизу установлен на упоре 5, содержащем сегмент 6, закрепленный на кольце 7, которое зафиксировано внутри цилиндра 2. Площадь сегмента 6 меньше площади полукруга. Цилиндр 2 в зоне фиксации кольца 7 имеет утолщение 8. Толщина сегмента составляет 5-10% от внутреннего диаметра цилиндра 2. Каждый блок 1 закреплен на сегменте 6 при помощи шпильки 9 и гайки 10. В данном устройстве сегменты 6, кольца 7, шпильки 9 и гайки 10 выполнены из металла. Изоляционный корпус 4 снабжен фланцами 11 и герметизирован металлическими крышками 12, снабженными предохранительными клапанами 13.

Устройство работает следующим образом. В нормальном эксплуатационном режиме на устройство воздействует рабочее напряжение сети. При возникновении перенапряжений в сети устройство их ограничивает до заданной величины в соответствии с вольт-амперной характеристикой устройства. Если произошло повреждение блока варисторов 1, которое вызвало горение дуги тока короткого замыкания, то в пространстве, где горит дуга, начинает резко возрастать давление и раскаленные газы через канал 3 для выхода газов устремляются к предохранительным клапанам 13. Когда давление достигает уровня срабатывания, клапаны 13 срабатывают и раскаленные газы выбрасываются наружу.

Применение предлагаемой конструкции позволяет повысить взрывобезопасность и надежность работы, снизить материалоемкость, упростить и удешевить технологический процесс сборки устройства для защиты от перенапряжений.

Список литературы

1. SU, 947317A, Н 01 С 1/028, 30.07.1982.

2. RU, 2097862 C1, H 01 C 7/12, 27.11.1997 (прототип).

1. Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее по меньшей мере один блок варисторов, размещенный с зазором, образующим канал для выхода газов, в изоляционном цилиндре, расположенном в цилиндрическом изоляционном корпусе, и установленный со смещением относительно оси корпуса, отличающееся тем, что блок варисторов по крайней мере снизу размещен на упоре, содержащем сегмент, закрепленный на кольце, которое зафиксировано внутри изоляционного цилиндра.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь сегмента меньше площади полукруга.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина сегмента составляет 5-10% от внутреннего диаметра изоляционного цилиндра.