RU2552838C1

RU2552838C1 - Insulation arrester

Info

Publication number: RU2552838C1
Application number: RU2014122590/07A
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Тамила Семеновна Титова
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: at the impact of atmospheric overvoltage on an insulation arrester at first the air spark gap is broken between the lower feed electrode (13) and the lower vertical tap (8) of the lower fin (15), and then spark gaps are broken between intermediate electrodes of single tubular chambers (5). Then the air spark gap is broken between the upper feed electrode (12) and the upper vertical tap (7) of the upper fin (14) and spark gaps of the single tubular chambers (5), in the latter electric spark channels occur between the intermediate electrodes. When an electric spark channel is expanded high pressure is generated, and under the impact of this pressure they are blown through nozzles (6) outside to the air surrounding the fin (4). In water trapped by a circular groove and through radial channels and supplied to inner cavities of the single chambers (5) electric sparks generate the occurrence of burst waves and hydrodynamic flows, which impact on the electric spark channels between the intermediate electrodes.

EFFECT: increasing the efficiency of the insulation arrester.

2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области высоковольтной техники, а более конкретно к изоляторам и устройствам грозозащиты.The present invention relates to the field of high-voltage technology, and more particularly to insulators and lightning protection devices.

Известен изолятор-разрядник (RU №108206, Н01В 17/00, 10.09.11), содержащий изоляционное тело, жестко закрепленные по центру изоляционного тела, по обе его стороны, первый и второй элементы арматуры, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи. Профиль из силиконовой резины жестко закреплен на ребре изоляционного тела, внутри профиля расположена периодическая система электродов. Между электродами выполнены отверстия, выходящие наружу профиля и образующие миниатюрные газоразрядные камеры. К первому и второму элементам арматуры гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами первый и второй подводящие электроды соответственно, каждый из которых отделен воздушным промежутком от изоляционного тела и вторым своим концом связан через воздушный промежуток с первым или вторым концом периодической системы электродов. По окружности изоляционного тела, с внутренней стороны периодической системы электродов, жестко закреплено кольцо из электропроводящего материала.Known insulator-discharger (RU No. 108206, НВВ 17/00, 09/10/11) containing an insulating body, rigidly fixed in the center of the insulating body, on both sides, the first and second reinforcement elements, one of which is used to connect to a high-voltage wire and the second - with the support of the power line. The silicone rubber profile is rigidly fixed to the edge of the insulating body; a periodic electrode system is located inside the profile. Between the electrodes holes are made that extend outward of the profile and form miniature gas-discharge chambers. The first and second supply electrodes are galvanically or through an air gap connected to the first and second elements of the reinforcement with their first ends, respectively, each of which is separated by an air gap from the insulating body and its second end is connected through the air gap to the first or second end of the periodic electrode system. Around the circumference of the insulating body, on the inside of the periodic system of electrodes, a ring of electrically conductive material is rigidly fixed.

Недостатками данного изолятора-разрядника является малая надежность работы из-за использования искровых промежутков, которые недостаточно эффективно гасят дугу сопровождающего тока 50 Гц.The disadvantages of this insulator-arrester is the low reliability due to the use of spark gaps that do not adequately extinguish the arc of the accompanying current of 50 Hz.

Известен изолятор-разрядник (Г.В.Подпоркин, Е.Ю.Енькин, А.Г.Золотых, В.Е.Пильщиков. Испытания полимерных мультикамерных изоляторов-разрядников для молниезащиты ВЛ 35, ПО кВ // Новое в российской электроэнергетике. 2013. №8, С.31-44), выбранный в качестве прототипа, содержит обрезиненный стеклопластиковый стержень, имеющий на своих концах верхний и нижний оконцеватели, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи. На стержне жестко закреплены дискообразные ребра. На ободе ребра расположена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер мультикамерной системы - МКС, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом, а конец МКС заканчивается нижним вертикальным отводом. В полости каждой единичной камеры расположены два промежуточных электрода, причем каждый промежуточный электрод с помощью провода через внутренний торец трубчатой камеры электрически соединен с промежуточным электродом соседней единичной камеры. К верхнему и нижнему оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний и нижний подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом верхнего ребра или нижним отводом нижнего ребра.Known insulator-discharger (G.V. Podporkin, E.Yu. Enkin, A.G. Zolotykh, V.E. Pilshchikov. Tests of polymeric multicamera insulator-dischargers for lightning protection of VL 35, kV PO // New in the Russian power industry. 2013 No. 8, S.31-44), selected as a prototype, contains a rubberized fiberglass rod having at its ends an upper and lower terminal, one of which is used to connect to a high-voltage wire, and the second to support the power line. Disc-shaped ribs are rigidly fixed to the rod. On the rib rim there is a periodic system of radially oriented individual tubular chambers of the multicameral system — the ISS, the beginning of which ends with the upper vertical branch, and the end of the ISS ends with the lower vertical branch. Two intermediate electrodes are located in the cavity of each unit chamber, each intermediate electrode being electrically connected through an inner end of the tubular chamber to the intermediate electrode of the adjacent unit chamber. The upper and lower supply electrodes are galvanically or through an air gap connected to the upper and lower terminalizers by their first ends, respectively, each of which is connected through the air gap to the upper branch of the upper rib or the lower tap of the lower rib.

Недостатком данного изолятора-разрядника является малая эффективность работы из-за недостаточно быстрого гашения разряда-дуги между промежуточными электродами в МКС после прохождении волны перенапряжения.The disadvantage of this insulator-discharger is the low efficiency due to the insufficiently fast quenching of the discharge-arc between the intermediate electrodes in the ISS after the passage of the surge wave.

Перед авторами стояла задача - повысить эффективность работы изолятора-разрядника за счет увеличения скорости гашения разряда между промежуточными электродами единичных камер в МКС.The authors were faced with the task of increasing the efficiency of the insulator-arrester by increasing the rate of quenching of the discharge between the intermediate electrodes of individual cameras in the ISS.

Технический результат достигается следующим образом. В изоляторе-разряднике, содержащем обрезиненный стеклопластиковый стержень, имеющий на своих концах верхний и нижний оконцеватели, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи, жестко закрепленные на стержне дискообразные ребра, на ободе ребра расположена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер с соплами мультикамерной системы, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом, а конец заканчивается нижним вертикальным отводом, в полости каждой единичной трубчатой камеры расположены два промежуточных электрода, причем каждый промежуточный электрод с помощью провода через внутренний торец трубчатой камеры электрически соединен со смежным промежуточным электродом соседней единичной камеры, к верхнему и нижнему оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний и нижний подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом верхнего ребра или нижним отводом нижнего ребра, на верхней поверхности каждого ребра выполнена кольцевая канавка, которая с помощью радиальных каналов соединяется с внутренними полостями единичных трубчатых камер, причем последние ориентированы таким образом, что их сопла направлены верх, а их промежуточные электроды находятся ниже уровня кольцевой канавки.The technical result is achieved as follows. In the insulator-arrester containing a rubberized fiberglass rod, having at its ends an upper and lower terminal, one of which is used to connect to a high-voltage wire, and the second to support a power line, disk-shaped ribs rigidly fixed to the rod, a periodic system is located on the rib rim radially oriented single tubular chambers with nozzles of a multi-chamber system, the beginning of which ends with an upper vertical outlet, and the end ends with a lower vertical outlet, in two intermediate electrodes are located in the cavity of each unit tubular chamber, each intermediate electrode being electrically connected via an inner end of the tubular chamber to the adjacent intermediate electrode of the adjacent unit chamber, and the upper and lower supply leads are galvanically or through the air gap to their upper and lower ends electrodes, respectively, each of which is connected through the air gap with the upper tap of the upper rib or lower tap the lower rib house, on the upper surface of each rib an annular groove is made, which is connected with the help of radial channels to the internal cavities of individual tubular chambers, the latter being oriented so that their nozzles are directed upward and their intermediate electrodes are below the level of the annular groove.

На фиг. 1 показан изолятор-разрядник в сборе. На фиг. 2 приведен чертеж ребра изолятора-разрядника.In FIG. 1 shows an insulator arrester assembly. In FIG. 2 shows a drawing of the ribs of an insulator-arrestor.

Обрезиненный стеклопластиковый стержень 1 (фиг. 1) имеет на своих концах верхний 2 и нижний 3 оконцеватели, один из которых служит для соединения с опорой линии электропередачи, а второй - с высоковольтным проводом. На стержне 1 жестко закреплены этажерочная конструкция дискообразных ребер 4. На ободе ребра 4 жестко закреплена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер 5 с соплами 6 мультикамерной системы, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом 7, а конец мультикамерной системы заканчивается нижним вертикальным отводом 8. В полости каждой единичной трубчатой камеры 5 (фиг. 2) расположены два промежуточных электрода 9, 10, причем промежуточные электроды 9, 10 трубчатой единичной камеры 5 с помощью проводов 11 через внутренний торец трубчатой камеры 5 электрически соединены со смежными промежуточными электродами 9, 10 соседних единичных трубчатых камер 5, а промежуточный электрод 9 начальной единичной камеры соединен с верхним вертикальным отводом 7, а промежуточный электрод 10 конечной единичной камеры 5 соединен с нижним вертикальным отводом 8. К верхнему 2 (фиг. 1) и нижнему 3 оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний 12 и нижний 13 подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом 7 верхнего ребра 14 или нижним отводом 8 нижнего ребра 15. На верхней поверхности каждого ребра 4 выполнена кольцевая канавка 16, которая с помощью радиальных каналов 17 (фиг. 2) соединяется с внутренними полостями единичных трубчатых камер 5, причем последние ориентированы таким образом, что их сопла 6 (фиг. 1) направлены вверх. Промежуточные электроды 9, 10 (фиг. 2) находятся ниже уровня кольцевой канавки 16.The rubberized fiberglass rod 1 (Fig. 1) has at its ends an upper 2 and a lower 3 terminators, one of which is used to connect to the power line support, and the second to a high-voltage wire. On the rod 1, the shelf structure of the disk-shaped ribs 4 is rigidly fixed. A periodic system of radially oriented individual tube chambers 5 with nozzles 6 of the multicamera system, the beginning of which ends with the upper vertical outlet 7, and the end of the multicamera system ends with the lower vertical outlet 8, is rigidly fixed to the rim of the rib 4. the cavity of each individual tubular chamber 5 (Fig. 2) are two intermediate electrodes 9, 10, and the intermediate electrodes 9, 10 of the tubular single chamber 5 using wires 11 through the inner end of the tubular chamber 5 are electrically connected to adjacent intermediate electrodes 9, 10 of adjacent unit tubular chambers 5, and the intermediate electrode 9 of the initial unit chamber is connected to the upper vertical outlet 7, and the intermediate electrode 10 of the final unit chamber 5 is connected to the lower vertical outlet 8 The upper 12 and lower 13 lead electrodes are connected to the upper 2 (Fig. 1) and lower 3 terminators galvanically or through an air gap with their first ends, respectively, each of which connected via an air gap with the upper tap 7 of the upper edge 14 or lower tap 8 of the lower edge 15. The upper surface of each rib 4 is formed an annular groove 16 which via radial channels 17 (FIG. 2) is connected to the internal cavities of a single tubular chambers 5, the latter being oriented in such a way that their nozzles 6 (Fig. 1) are directed upward. The intermediate electrodes 9, 10 (Fig. 2) are below the level of the annular groove 16.

Изолятор-разрядник работает следующим образом: при воздействии грозового перенапряжения на изолятор-разрядник сначала пробивается искровой воздушный промежуток между нижним подводящим электродом 13 (фиг. 1) и нижним вертикальным отводом 8 нижнего ребра 15, а затем пробиваются искровые промежутки между промежуточными электродами 9 и 10 единичных трубчатых камер 5. В последующем пробивается искровой воздушный промежуток между верхним подводящим электродом 12 верхним вертикальным отводом 7 верхнего ребра 14. После пробоя искровых промежутков единичных трубчатых камер 5 в последних возникают каналы искрового разряда между промежуточными электродами 9 и 10 (фиг. 2), т.к. объемы камер 5 весьма малы, при расширении канала искрового разряда создается высокое давление, под действием которого каналы искровых разрядов между промежуточными электродами 9 и 10 перемещаются к соплу 6 и далее выдуваются наружу в окружающий ребро 4 воздух. Вследствие сказанного каналы искровых разрядов охлаждаются, суммарное сопротивление всех каналов увеличивается, т.е. общее сопротивление изолятора-разрядника возрастает, и происходит ограничение импульсного тока грозового перенапряжения. Одновременно с этим в воде, которая была уловлена кольцевой канавкой 16 и через радиальные каналы 17 и поступила во внутренние полости единичных камер 5, искровые разряды вызывают появление ударных волн и гидродинамических течений, которые воздействуют на каналы искровых разрядов между промежуточными электродами 9 и 10. Отмеченный эффект приводит к появлению дополнительной силы, «выдувающей» каналы искровых разрядов, и увеличению скорости ее нарастания. Из-за сказанного каналы охлаждаются быстрее, чем в прототипе, быстрее возрастает их сопротивление, что приводит к увеличению скорости гашения разряда. Изолятор-разрядник начинает работать как обычный изолятор.The insulator-arrester works as follows: when a lightning overvoltage acts on the insulator-arrester, a spark air gap first breaks between the lower supply electrode 13 (Fig. 1) and the lower vertical outlet 8 of the lower rib 15, and then spark gaps break between the intermediate electrodes 9 and 10 single tubular chambers 5. Subsequently, a spark gap is made between the upper supply electrode 12 of the upper vertical outlet 7 of the upper rib 14. After the breakdown of the spark gaps dinichnyh tubular chambers 5 in the latter spark discharge occur between the channels of the intermediate electrodes 9 and 10 (FIG. 2), because the volumes of the chambers 5 are very small, with the expansion of the channel of the spark discharge high pressure is created under the action of which the channels of spark discharges between the intermediate electrodes 9 and 10 are moved to the nozzle 6 and then blown outward into the air surrounding the rib 4. As a result of this, the channels of spark discharges are cooled, the total resistance of all channels increases, i.e. the total resistance of the insulator-arrester increases, and the surge current of the lightning surge is limited. At the same time, in water, which was trapped by the annular groove 16 and through the radial channels 17 and entered the internal cavities of the unit chambers 5, spark discharges cause shock waves and hydrodynamic flows that act on the channels of spark discharges between the intermediate electrodes 9 and 10. Marked the effect leads to the appearance of an additional force, “blowing out” the channels of spark discharges, and to an increase in its rate of rise. Because of the above, the channels are cooled faster than in the prototype, their resistance increases faster, which leads to an increase in the rate of quenching of the discharge. The insulator arrester begins to work as a regular insulator.

На коротком участке мультикамерной системы между верхним 7 и нижним 8 подводящими отводами одного и того же ребра 4 электрической связи нет и разряд развивается по мультикамерной системе, занимающей примерно три четверти периметра ребра 4, а не по короткому участку между подводящими отводами 7 и 8.There is no electrical connection in the short section of the multi-chamber system between the upper 7 and lower 8 lead-in taps of the same rib 4 and the discharge develops along the multi-chamber system, which occupies about three quarters of the perimeter of the edge 4, and not along the short section between the lead taps 7 and 8.

Как можно заметить, эффективность работы изолятора-разрядника повышается за счет увеличения значения силы, действующей на каналы искровых разрядов в единичных трубчатых камерах 5, и скорости гашения разряда между промежуточными электродами 9 и 10 в единичных трубчатых камерах 5.As you can see, the efficiency of the insulator-arrester is increased by increasing the value of the force acting on the channels of spark discharges in a single tubular chambers 5, and the rate of quenching of the discharge between the intermediate electrodes 9 and 10 in a single tubular chambers 5.

Claims

Изолятор-разрядник, содержащий обрезиненный стеклопластиковый стержень, имеющий на своих концах верхний и нижний оконцеватели, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи, жестко закрепленные на стержне дискообразные ребра, на ободе ребра расположена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер с соплами мультикамерной системы, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом, а конец заканчивается нижним вертикальным отводом, в полости каждой единичной трубчатой камеры расположены два промежуточных электрода, причем каждый промежуточный электрод с помощью провода через внутренний торец трубчатой камеры электрически соединен со смежным промежуточным электродом соседней единичной камеры, к верхнему и нижнему оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний и нижний подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом верхнего ребра или нижним отводом нижнего ребра, отличающийся тем, что на верхней поверхности каждого ребра выполнена кольцевая канавка, которая с помощью радиальных каналов соединена с внутренними полостями единичных трубчатых камер, причем последние ориентированы таким образом, что их сопла направлены вверх, а их промежуточные электроды находятся ниже уровня кольцевой канавки. An insulator-arrester containing a rubberized fiberglass rod having upper and lower terminals at its ends, one of which is used to connect to a high-voltage wire, and the second to support a power line, disk-shaped ribs rigidly fixed to the rod, a periodic system is arranged radially on the rib rim oriented single tubular chambers with nozzles of a multi-chamber system, the beginning of which ends with an upper vertical bend, and the end ends with a lower vertical bend, to the floor Two intermediate electrodes are located on the bridges of each unit tubular chamber, each intermediate electrode being electrically connected through the inner end of the tubular chamber to the adjacent intermediate electrode of the adjacent unit chamber via a wire, galvanically or through the air gap, the upper and lower supply ends are connected by their first ends electrodes, respectively, each of which is connected through the air gap with the upper tap of the upper rib or the lower tap lower rib, characterized in that an annular groove is made on the upper surface of each rib, which is connected by means of radial channels to the internal cavities of individual tubular chambers, the latter being oriented so that their nozzles are directed upward and their intermediate electrodes are below the level of the annular groove .