Разрядник для защиты от перенапряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А И) Н 01 Т 5/02 ЕТЕНИ 30 исоединительными мент араллельных п седних колонок в п ных плоскостях, пр элементы соединены ную цепь, а опорны ты колонок располож разных колонках, о с я тем, что, с ц разрядн ователь ичем вс после элеме разря ны по ременно ва ю щ и йьшениядействияобеспече 22ФРГ) и Мохаме л ю ум габаритов, повыш и механической п ия быстр чности и(54) ПЕР виу шей и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСН ПАТЕН(72) Михаэль КруциусАзиз Хассан (АРЕ)(57) 1. РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащий корпус, три которого расположены по мень- мере три параллельных колонки из у ифицированных разрядных и изоляцион ных опорных элементов, установленных между присоединительными токопроводящими элементами, снабженными средствами крепления в направлении соседних колонок, и поперечные разрядные элементы, размещенные между указанны,80 109853 ния управляемости, число поперечных разрядных элементов в каждой указанной поперечной плоскости выбрано на единицу меньшим числа колонок, а поперечные разряднйе элементы образуют разомкнутые витки, расположенныеВ друг над другом, последовательное соединение которых между собой выпол- фф неко с помощью указанных опорных разрядных элементов колонок, примыкаю. щих к концам витков, причем в каждой поперечной плоскости между присоединительными элементами концов указанного витка разрядных элементов устафновлен дополнительно введенный управ- фляющий элемент. 00 Ю С1098532 2. Разрядник поп, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанные разрядные, изоляционные и присоедини- тельные элементы выполнены полыми, причем внутренние пространства элементов образуют канал, соединенный с внутренним пространством корпуса посредством выравнивающих давление отверстий, выполненных в присоедини- тельных элементах колонок.3. Разрядник по и. 2, о т л и - ч а ю. щ и й с я тем, что указанный канал отделен от окружающего корпус Изобретение относится к электротехнике, а именно к разрядникам длязащиты от перенапряжений с расположением унифицированньж разрядных иконструктивных элементов в продольныхколонках и перпендикулярных им плоскостях,.Известен разрядник для защиты отперенапряжений, содержащий несколькопараллельных пластин, на каждой изкоторых расположены несколько последовательно включенных разрядных элементов, образующих разомкнутые витки,Фоторые последовательно соединенымежду собой1,Недостатком этого разрядника явля,ется невысокая плотность компоновкиразрядных элементов, расположенныхтолько .в продольном направлении конструкции разрядника.Наиболее близким теническим, решением к изобретению является разрядник для защиты от перенапряжений,содержащий корпус, внутри которогорасположены по меньшей мере три параллельные колонки из унифицированных разрядных и изоляционных опорныхэлементов, установленных между присоединительными токопроводящими элементами, снабженными средствами крепления в направлении соседних колонок,и поперечные разрядные элементы, размещенные между указанными присоединительными элементами соседних колонокв параллельных поперечных плоскостях,причем все разрядные элементы соединены в последовательную цепь, а опорпространства посредством дополнительно введенной разрушаемой при высокомдавлении мембраны. 4. Разрядник по п. 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что корпус выполнен с буферным объемом, который отделен от окружающего корпус пространства указанной разрушаемой мембраной, а указанный канал отделен от буферного объема дополнительно введенными промежуточными разрушаемыми мембранами. ные.разрядные элементы колонок расположены попеременно в разных колонках .23Однако в каждой параллельной плос 5 кости расположено только по одномуэлементу, что не позволяет обеспечить требуемую компоновку разрядника на повышенное напряжение. Кроме того, разрядник имеет высокую индуктивность, 10 что снижает его быстродействие, и низкую механическую прочность конструкции колонок опорных элементов. Целью изобретения является уменьшение габаритов, повышение быстродействия и механической прочности и обеспечение управляемости разрядника для защиты от перенапряжений., Указанная цель достигается тем, что в разряднике для защиты от перенапряжений, содержащем корпус, внутри которого расположены по меньшей мере трн параллельные колонки из унифицированных разрядных и изоляционных опорных элементов, установленных между присоединительными токопроводящими элементами, снабженными. средствами крепления в направлении соседних колонок, и поперечные разрядные элементы, размещенные между указанными присоединительными,элементами соседних колонок в параллельных поперечных плоскостях, причем все разрядные элементы соединены в последовательную цепь, а опорные разрядные элементы колонок расположены попеременно в разньж колонках, число поперечных разз 10985орядных элементов в каждой указанной поперечной плоскости выбрано на единицу меньшим числа колонок, а поперечные разрядные элементы образуют разомкнутые витки, расположенные друг над другом, последовательное соединение которых между собой выполнено с помощью указанных опорных разрядных элементов колонок, примыкающих к концам витков, причем в каждой попереч ной плоскости между присоединительными элементами концов указанного витка разрядных элементов установлен дополнительно введенный управляющий элемент. 15Кроме того, указанные разрядные, изоляционные и присоединительные элеО менты выполнены полыми, так что внутренние пространства элементов образуют канал, соединенный с внутренним пространством корпуса посредством выравнивающих давление отверстий, выполненных в присоединительных элементах колонок.Указанный канал может быть отделен г 5 от окружающего корпус пространства посредством дополнительно введенной разрушаемой при высоком давлении мембраны. Корпус может быть выполнен с буферным объемом, который отделен от окружающего корпус пространства указанной разрушаемой мембраной, а указанный канал отделен от буферного объема дополнительно введенными про межуточными разрушаеМыми мембранами.На фиг. 1 показан вариант конст, рукции предлагаемого разрядника для защиты от перенапряжений для установки на открытом воздухе на фиг. 2 - 40 вариант конструкции разрядника предназначенного для установки в металлическом корпусе распределительного устройства, заполненном изоляционным, сжатым газом; на фиг, 3 - присоединительный токопроводящий элемент колонки; на фиг. 4 - параллельное включение разрядных элементов в поперчных плоскостях; на фиг. 5 и 6 - варианты соединения полых присоединительных 50 элементов колнок с разрядными и изоляционными опорными элементами; на фиг. 7 - разрядник для защиты от перенапряжений с разрушаемыми при появлении высокого давления мембранами,55 разрез.Разрядник для защиты от перенапряжений (фиг. 1) включает установленный 32 а между токопроводящими крышками 1 корпус 2, который выполнен в виде полого фарфорового изолятора с козырьками 3-5, Внутри корпуса между несущими пластинамй 6 и 7, которые сое-.динены с высоковольтным выводом 8 изаземленнвм выводом 9 соответственно,помещена конструкция, состоящая изчетырех колонок 10-13. Эта конструкция содержит последовательно соеди-ненные опорные и поперечные разрядные элементы 14, причем опорныеразрядные элементы 14 расположены вколонках 10 и 11. Кроме того, всеколонки содержат соединенные в определенной пбследовательности изоляционные.опорные элементы 15 и присоедини- тельные элементы 16. Опорные разрядные элементы 14 и изоляционные опорные элементы 15 имеют одинаковую длину, чтобы эти элементы могли использоваться в любом сочетании.В разряднике (фиг, 1), начиная с вывода 8, по ходу колонки 10 вначале идет опорный разрядный элемент 14. Другие колонки 11 - 13 на этом уровне имеют изоляционные опорные элементы 15. На следующем уровне во всех колонках расположены токопроводящие присоединительные элементы 16, между которыми в поперечной плоскости установлены три поперечных разрядных элемента 14, образующие Ч -образный разомкнутый виток, открытая сторона которого находится между колонками 10 и 11Далее по ходу колонки 11 установлен опорный разрядный элемент 14, который осуществляет соединение поперечных разрядных элементов 14 верхней поперечной плоскости с попе речными разрядными элементами 14 фнижней поперечной плоскости, в котоорой ток проходит в противоположном верхней плоскости направлении. На последнем уровне в колонке 10 установлен опорный разрядный элемент 14, который подключен к заземленному выводу 9. Остальные колонки имеют на уровне самого нижнего разрядного эле- мента 14 изоляционные опорные элементы 15. В качестве указанных разрядных элементов 14 предпочтительно используют нелинейный резистор на основе окиси цинка. При этом собственно элемент резистора может быть окружен изоляционной оболочкой, размеры которой соответствуют размерам изоляцион 5 109853 ных опорных элементов 15. Однако большая механическая прочность резисторов на основе окиси цинка позволяет отказаться от отдельной для него изоляционной оболочки. В этом случае . 5 резистор с соответствующими прочно закрепленными на его теле отводами непосредственно устанавливается между присоединительными элементами 16 колонок, 10Вместо последовательного включения нелинейных резисторов в разряднике (фиг. 1) может быть также предусмотрено последовательное включение искровых промежутков с нелинейными ре зисторами, Тогда один или несколько разрядных элементов 14 выполняют в виде блока искровых промежутков.При этом в случае заполнения корпуса разрядника азотом, для блока искровьм про 20 межутков не требуется герметичного выполнения,Следующий пример исполнения разрядника для защиты от перенапряжений показан на фиг. 2. Аналогично разряд нику по фиг. 1 он также имеет четыре колонки 10 - 13, которые размещены по углам квадрата. Посредством присоединительных элементов 16, изоляционных опорных элементов 15, токо проводящих опорных элементов 17 и разрядных элементов 14 получается единообразная конструкция с некоторым числом поперечных плоскостей, В отличие от конструкции по фиг. 1, меж" ду поперечными плоскостями с разрядными элементами 14 установлены не разрядные элементы, а только токопроводящие опорные эменты 15, Эти опорные элементы меньше ло размерам, чем 40 разрядные элементы и изоляционные опорные элементы на фиг. 1. Благодаря этому уменьшается расстояние между поперечными плоскостями и повьппается плотность монтажа разрядных эле ментовТакая конструкция разрядника особенно целесообразна для использования с наполняющим газом с высокими изоляционными свойствами, например элегазом дРЬ прй размещении в метал лической оболочке, для чего корпус 2 (фиг. 2)выполнен из металла и через него пропущей высоковольтный вывод 8. Во второй плоскости сверху параллельно трем разрядным элементам 14,55 выполненным в виде нелинейных резисторов, установлен разрядный, элемент в виде блока 18 искрового промежутка,который заключен в изолирующую оболочку 19. В качестве наполнения вэтом разрядном элементе может использоваться другой газ, отличный от упомянутого изолирующего газа, благодаря чему можно добиться желаемых характеристик срабатывания и гашенияблока искрового промежутка; Блок 18искрового промежутка срабатывает приперегрузке разрядных элементов 14,к которым он подключен.В приведенных конструкциях разрядника на фиг. 1 и 2 предусмотрены четыре параллельных колонки,. которыерасположены в углах квадрата. Такихколонок может быть меньше, напримертри, или больше, например шесть. Вкаждом случае благодаря непосредственному механическому соединению присоединительных токопроводящих элемен-тов с опорнымй и поперечными разрядными элементами и токопроводящимиопорными элементами возникает чрезвычайно жесткая механическая конструкция, Которая не требует дополнительного укрепления,.Токопроводящий присоединительный элемент 16 (фиг. 3) выполнен в виде цилиндрического тела с верхней и нижней торцовыми крышками 20 с резьбовыми отверстиями 21 и 22 соответственно, а также с тремя расположенными на боковой поверхности под углом 90 ф резьбовыми отверстиями 23 - 25, В результате такого расположения резьбовых отверстий присоединительный элемент 16 может использоваться в любом месте конструкций разрядника, показанных на фиг, 1 и фиг. 2, Если разрядные элементы 14, а также изоляционные 15 и токожроводящие 17 опорные элементы выполнены с соответствующими резьбовыми выступами, то описанные разрядники для защиты от перенапряжений могут собираться по модульному принципу. Если присоединительные элементы 16 выполнены в виде полых тел и внутренняя полость их доступна; для установки крепежных элементов, например шрифтов, гаек и т.п., то вместо резьбовьи отверстий могут быть также предусмотрены профильные отверстия или простые сквозные отверстия, Кроме того, присоединителный элемент 6 может быть выполнен из двух двух частей посредством деления его по представленной на фиг, 3 штриховой линии7 10985В приведенных на фиг. 1 и 2 примерах исполнения разрядника для защиты от перенапряжений в поперечных плоскостях разрядные элементы соединены последовательно. Однако может быть также дополнительно предусмотрено и параллельное включение поперечных разрядных элементов витков, как это схематически показано на фиг. 4, Разрядные элементы 14 (фиг. 4) символически показаны посредством линий. Схема на фиг. 4 дана также для конструкции из четырех колонок. Посредством токопроводящих присоединительных элементов 16 разрядных элемента 14 включены параллельно. Каждая поперечная плоскость разрядника содержит поэтому не три, а шесть разрядных элементов. Если требуется дальнейшее увеличение пропускной способности разрядника по току, то параллельно включают более двух разрядных элементов. В остальном конструкция разрядника, особенно расположение токопроводящих и изоляционных опорных элементов между поперечными плоскостями остается неизменной,Между подводящим и отводящим ток разрядными элементами в каждой поперечной плоскости (фиг. 4) включен элемент управления 26, в качестве которого используют линейный или Нелинейный резистор или конденсатор. Посследовательно включенные элементы управления 26 образуют включенную параллельно разрядным элементам 1435 цепь элементов управления 26, которая выравнивает распределение напряжения по разрядным элементам 14. Элементы управления могут быть. включены па 40 раллельно друг другу так же, как параллельно .включены разрядные элементы 14.Предлагаемые конструкции разрядника для защиты от перенапряжений под 45 ходят не только для разрядников с корпусами. Многоколонковая конструкция сама по себе может являться разрядником и может быть выполнена механически стабильной и надежной. Для установки такой конструкции на откры 50 том воздухе требуется лишь устойчивое к внешней среде исполнение элементов.При исполнении разрядника для за" щиты от перенапряжений с корпусом требуется предусматривать снятие избыточного давления газа внутри корпуса при перегрузке разрядника. При 32этом полости присоединительных элементов колонок могут использоваться как улавливающие пространства для газов, как это показано на фиг. 5 и 6.Если разрядник выполняется без корпуса, то в этом случае представляет интерес упорядоченный отвод газов, образующихся при перегрузкеПоэтому при таком исполнении внутренние пространства активной части могут использоваться в качестве улавливающих пространств.На фиг. 5 показан разрядный элемент 14 с присоединительным элементом 16 и присоединительным токопроводящим опорным элементом 17. Разрядный элемент 14 содержит внутри изоля. ционной оболочки 27 резистор 28, который посредством резьбового выступа 29 электрически соединен с присоединительным элементом 16, При таком соединении осуществляется также герметичное уплотнение внутреннего пространства элементов от окружающей среды. Образующиеся при перегрузке резистора 28 газы устремляются через отверстие 30 резьбового выступа 29 в полое пространство 3 1 присоедини- тельного элемента 16, откуда они через примыкающий трубчатый токопроводящий опорный элемент 17 могут распространяться по внутреннему объему колонковом конструкции, Постепенное понижение давления внутри колонки достигается посредством выполнения небольшого отверстия 32 в присоедини- тельном элементе 16. Такие же отверстия могут быть выполнены и в других присоединительных элементах колонок. Избыточное давление передается в пространство внутри корпуса разрядника только постепенно.На фиг. 6 показан вариант соединения разрядных элементов в положении, повернутом на 90 .относительно фиг.5. Два разрядных элемента 14 находятся в непосредственном соединении с прнсоединительным элементом 16 без резьбовых выступов. Для этого на присоединительном элементе 16 имеются цилиндрические выступы 33 и 34, которые обеспечивают соединение с концами разрядных элементов 14 наподобие соединительной муфты. Это соединение может быть создано, например, посредством внешней резьбы на корпусе разрядного элемента 14 и внутренней резьбы на выступах 33 и 34. Кроме910985321 О Э ТОГО ВОЗМможно соединение с помощью шаемой мембраной 41. После разрушезамазки или клея обеобеспечивающее на- ния предохранительных мемб ан 36 и дежный токопроводящий контакт соеди газы поступают в б фе н " бментов. о сравнению с ис и из него через отверстие 40 посполнением по фиг. 5ния по иг. 6 позвфиг. 5 вариант соедине ле разрыва мембраны 41 вьвыходят в ато фиг. позволяет выполнить мосферу, не нагружая корп с 2, отверстия большего поперечного сече- При надлежа ежащем выполнении крышки ния для перехода образующихся газов 1 показанн фном на фиг. 7 пунктирными из разрядных элементов 4 в присоеди- линиямнительные элементы 16.иями, газы могут быть отвеотведены извнутреннего пространства не только вЕсли в примерах на фиг. 5 и 6 полые пространства п исоеосевом, но и в радиальном направлении,нст а присоединительных показанном пунктирными стрелками. элементов 16 колонок служат в качест- Т бве сборных езе ваким о разом, размещение в попеве с орных резервуаров для выделяю- речных плоскостя х разрядных элеменщйхся газов, из которых они постепен тов, число которых выбрано на единиц но удаляются через выравнивающие отцуменьше числа колонок, повышает плотверстия, то на фиг 7 показано какУность компоновки разрядных элементов газы могут отводиться из закрытогоразрядника беэ перег зкив разряднике для защиты от перенапряру корпуса. жений и уменьшает его габаритные разКолонковая конструкция выполнена - 20гер- меры по высоте. метичной по отношению к внутреннему За чпространству 35 корпуса 2 т.е. ота счет протекания тока в поперечунои плоскости в направлении, противосутствуют выравнивающие давление от- положном его пом его протеканию в соседних 16 колонок. Пт я в присоединительных элементах плоскостях снснижается индуктивностьн ка, что повышает его быстроколонок. Полые пространства опор разрядниканых элементов колонковой конструкции действие.отделены промежуточными разрушаемыми Смем ранами 36 и 37 от б е нобоединение колонок с помощью разуф рного объе- ряцных и управляющих элементов асма 38, который образован нес ейм нтов, расуще положенных в поперечных плоскостях пластиной 39 и нижней крышкой 1 ко - З 0Фкор- повышает жесткость колонковой констпуса 2. Отверстие 40 в крышке 1 перекрыто также пнрукции и обеспечивает управляемостьпредохранительнои разру- разрядника."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фнл каз 4237/46 Тираж 591 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/