Разрядник для защиты от перенапряжений

 

1. РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащий корпус, внутри которого расположены по меньшей мере три параллельных колонки из унифицированных разрядных и изоляцио ных опорных элементов, установленных меяоду присоединительными токопроводя1цими элементами, снабженными средствами крепления в направлении сосед них колонок, и поперечные разрядные элементы, размещенные между указанны ми присоединительными элементами соседних колонок в параллельных попереч ных плоскостях, причем все разрядные элементы соединены в последовательную цепь, а опорные разрядные элементы колонок расположены попеременно в разных колонках, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения габаритов, повьшения быстродействия и механической прочности и обеспече )ния управляемости, число поперечных разрядных элементов в каждой указанной поперечной плоскости выбрано на единицу меньшим числа колонок, а поперечные разряднЕ е элементы образуют разомкнутые витки, расположенные друг над Другом, последовательное соединение которых между собой выполнено 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 устаювлен дополнительно введенный управляющий элемент.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1098532

3(5g Н 01 Т 5/02

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

H ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3261984/24-07 (22) 25.03.81 (31) Р3012744,7 (32) 28.03.80 (33) ФРГ (46) 15.06.84. Бюл. В 22 (72) Михаэль Круциус (ФРГ) и Мохамед

Азиз Хассан (АРЕ) (71) Сименс АГ (ФРГ) (53) 621. 316. 933 (088. 8) (56) 1. Патент GllA В 3366931, кл. 315-36, 1965.

2. Патент Швейцарии Ф 304299, кл. 11td, 1954. (54) (57) 1. РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащий корпус, внутри которого расположены по меньшей мере три параллельных колонки из унифицированных разрядных и изоляцион. ных опорных элементов, установленных между присоединительными токопроводящими элементами, снабженными средствами крепления в направлении соседних колонок, и поперечные разрядные элементы, размещенные между указанными присоединительными элементами со- седних колонок в параллельных поперечных плоскостях, причем все разрядные элементы соединены в последовательную цепь, а опорные разрядные элементы колонок расположены попеременно в разных колонках, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения габаритов, повышения быстродействия и механической прочности и обеспече ния управляемости, число поперечных разрядных элементов в каждой указанной поперечной плоскости выбрано на единицу меньшим числа колонок1 а поперечные разряднйе элементы образуют разомкнутые витки, расположенные

В друг над другом, последовательное соединение которых между собой выпол- неко с помощью указанных опорных разрядных элементов колонок, примыкающих к концам витков, причем в каждой поперечной плоскости между присоединительными элементами концов указанного витка разрядных элементов устаоновлен дополнительно введенный управ- ляющий элемент. 00

Ю Crt

С4

ЬФ

1098532

2. Разрядник по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что указанные разрядные, изоляционные и присоединительные элементы выполнены полыми, причем внутренние пространства элементов образуют канал, соединенный с внутренним пространством корпуса посредством выравнивающих давление отверстий, выполненных в присоединительных элементах колонок.

3. Разрядник по и. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что указанный канал отделен от окружающего корпус

Изобретение относится к электротехнике, а именно к разрядникам для защиты от перенапряжений с расположением унифицированньж разрядных и конструктивных элементов в продольных колонках и перпендикулярных им плоскостях..

Известен разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий несколько параллельных пластин, на каждой из которых расположены несколько последовательно включенных разрядных элементов, образующих разомкнутые витки, Фоторые последовательно соединены между собой f 1$.

Недостатком этого разрядника явля,ется невысокая плотность компоновки разрядных элементов, расположенных только .в продольном направлении конструкции разрядника.

Наиболее близким те*ническим. решением к изобретению является разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий корпус, внутри которого расположены по меньшей мере три 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 опорпространства посредством дополнительно введенной разрушаемой при высоком давлении мембраны.

4. Разрядник по п. 3, о т л и ч а ю шийся 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 колон(2 1

Однако в каждой параллельной плос-!

5 кости расположено только по одному элементу, что не позволяет обеспечить требуемую компоновку разрядника на повьпненное напряжение. Кроме того, разрядник имеет высокую индуктивность, 1О что снижает его быстродействие, и низкую механическую прочность конструкции колонок опорных элементов.

Целью изобретения является уменьшение габаритов, повьппение 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 10985 о рядных 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- 10 ной плоскости между присоединительными элементами концов указанного витка разрядных элементов установлен дополнительно введенный управляющий элемент. 15

Кроме того, указанные разрядные, изоляционные и присоединительные элементы 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 г5 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 ука- . занный канал отделен от буферного объема дополнительно введенными про- З5 межуточными разрушаеМыми мембранами.

На фиг. 1 показан вариант конст, рукции предлагаемого разрядника для защиты от перенапряжений для установки на открытом воздухе на фиг. 2 — 4О вариант конструкции разрядника предназначенного для установки в металлическом корпусе распределительного устройства, заполненном изоляционным, сжатым газом; на фиг. 3 — присоедини-45 тельный 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 4 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 и заземленнвм выводом 9 соответственно, помещена конструкция, состоящая из четырех колонок 10-13. Эта конструкция содержит последовательно соеди-.. ненные опорные и поперечные разрядные элементы 14, причем опорные разрядные элементы 14 расположены в колонках 10 и 11. Кроме того, все колонки содержат соединенные в определенной пбследовательности изоляционные.опорные элементы 15 и присоединительные 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 V -образный разомкнутый виток, открытая сторона которого находится между колонками

i0 и 11. Далее по ходу колонки 11 установлен опорный разрядный элемент

14, который осуществляет соединение поперечных разрядных элементов 14 верхней поперечной плоскости с поперечными разрядными элементами 14

©нижней поперечной плоскости, в котоо рой 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 элемен ты 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 изоляцион5 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 резистор с соответствующими прочно закрепленными на его теле отводами непосредственно устанавливается между присоединительными элементами 16 колонок. 10

Вместо последовательного включения нелинейных резисторов в разряднике (фиг. 1) может быть также предусмотрено последовательное включение искровых промежутков с нелинейными ре- 15 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- 5 нику по фиг. 1 он также имеет -четыре колонки 10 — !3 которые размещены по углам квадрата. Посредством присоединительных элементов 16, изоляционных опорных элементов 15, токо- 30 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 по размерам, чем щ разрядные элементы и изоляционные опорные элементы на фиг. 1. Благодаря этому уменьшается расстояние между поперечными плоскостями и повышается плотность монтажа разрядных эле- 5 ментов. Такая конструкция разрядника особенно целесообразна для использования с наполняющим газом с высокими изоляционными свойствами, например элегазом d F при размещении в метал- 0 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 в этом разрядном элементе может использоваться другой газ, отличный от упо— мянутого изолирующего газа, благодаря чему можно добиться желаемых характеристик срабатывания и гашения блока искрового промежутка; Блок 18 искрового промежутка срабатывает при перегрузке разрядных элементов 14, к которым он подключен.

В приведенных конструкциях разрядника на фиг. t и 2 предусмотрены четыре параллельных колонки,. которые расположены в углах квадрата. Таких колонок может быть меньше, например три, или больше, например шесть. В каждом случае благодаря непосредственному механическому соединению присоединительных- токопроводящих элемен- тов с опорнымй и поперечными разрядными элементами и токопроводящими опорными элементами возникает черезвычайно жесткая механическая конструкция, Которая не требует дополнительного укрепления..Токопроводящий присоединительный элемент 16 (фиг. 3) выполнен в виде цилиндрического тела с верхней и нижней торцовыми крьш ками 20 с резьбовыми отверстиями 21 и 22 соответственно, а также с тремя расположенными на боковой поверхности под углом 90 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 резьбовых 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 линии °

7 10985

В приведенных на фиг. 1 и 2 примерах исполнения разрядника для защиты от перенапряжений в поперечных плоскостях разрядные элементы соединены последовательно. Однако может бьггь 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 14

35 цепь элементов управления 26, которая выравнивает распределение напряжения по разрядным элементам 14. Элементы управления могут быть. включены па40 раллельно друг другу так же, как параллельно .включены разрядные элементы 14.

Предлагаемые конструкции разрядника для защиты от перенапряжений под45 ходят не только для разрядников с корпусами. Многоколонковая конструкция сама по себе может являться раз-рядником и может быть выполнена механически стабильной и надежной. Для установки такой конструкции на откры50 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

32 этом 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 перегрузке ° Поэтому при таком исполнении внутренние пространства активной части могут использоваться в качестве улавливающих пространств.

На фиг. 5 показан разрядный эле— мент 14 с присоединительным элементом 16 и присоединительным токопроводящим опорным элементом 17. Разрядный элемент 14 содержит внутри изоляционной 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 присоединительного 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 присоединительном 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. Кроме

1098532

10 э того возм можно соединение с помощью шаемой мембраной 41. После разрушезамазки или клея обе обеспечивающее на- ния предохранительных мемб ан 36 и дежный токопроводящий контакт соеди- 37 газы поступают в б фе н " б ментов. о сравнению с ис- 38 и из него через отверстие 40 посполнением по фиг. 5 ния по иг. 6 позв фиг. 5 вариант соедине- 5 ле разрыва мембраны 41 вь выходят в ато фиг. позволяет выполнить мосферу, не нагружая корп с 2. отверстия большего поперечного сече- При надлежа е жащем выполнении крышки ния для перехода образующихся газов 1 показанн ф ном на фиг. 7 пунктирными из разрядных элементов !4 в присоеди- линиям нительные элементы 16. 1О иями, газы могут быть отве е отведены из внутреннего пространства не только в

Если в примерах на фиг. 5 и 6 полые пространства п исое осевом, но и в радиальном направлении, нст а присоединительных показанном пунктирными стрелками. элементов 16 колонок служат в качест- Т б ве сборных езе в аким о разом, размещение в попеве с орных резервуаров для выделяю- речных плоскостя х разрядных элеменщйхся газов, из которых они постепен- 15 тов, число которых выбрано на единиц но удаляются через выравнивающие отцу меньше числа колонок, повышает плотверстия, то на фиг..7 показано как

У ность компоновки разрядных элементов газы могут отводиться из закрытого разрядника беэ перег зки в разряднике для защиты от перенапряру корпуса. жений и уменьшает его габаритные разКолонковая конструкция выполнена гер- меры по высоте. метичной по отношению к внутреннему За ч пространству 35 корпуса 2 т.е. ота счет протекания тока в поперечот- нои плоскости в направлении, противосутствуют выравнивающие давление от- положном его п ом его протеканию в соседних

16 колонок. П т я в присоединительных элементах плоскостях сн снижается индуктивность н ка, что повышает его быстроколонок. Полые пространства опор- 25 разрядника ных элементов колонковой конструкции действие. отделены промежуточными разрушаемыми С мем ранами 36 и 37 от б е но б оединение колонок с помощью разуф рного объе- рядных и управляющих элементов асма 38, который образован нес ей м нтов, расуще положенных в поперечных плоскостях пластиной 39 и нижней крышкой 1 ко — ЗО

Ф кор- повышает жесткость колонковой констпуса 2. Отверстие 40 в крышке 1 перекрыто также п рукции и обеспечивает управляемость предохранительнои разру- разрядника.

23

1098532

16

1098532

Составитель В. Гомзин

Редактор М.Циткина Техред М.Надь Корректор M.лароши

Заказ 4237/46 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4