Разрядник защиты от перенапряжений для применения в электрических сетях

Изобретение относится к электротехнике. Разрядник защиты от перенапряжений имеет путь разрядного тока с по меньшей мере одним варисторным блоком. Для предотвращения растрескивания варисторных блоков при наличии внутреннего повреждения и связанного с этим появления электрической дуги в области боковой поверхности по меньшей мере одного варисторного блока предусмотрено нанесение покрытия из определенного материала, которое при превышении критической температуры варисторных блоков инициирует электрический пробой. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к разряднику защиты от перенапряжений для применения в электрических сетях с путем разрядного тока, который содержит по меньшей мере один варисторный блок, причем варисторный блок имеет две контактные области и область боковой поверхности.

В известном разряднике защиты от перенапряжений такого рода несколько варисторных блоков, образующих путь разрядного тока разрядника защиты от перенапряжений, расположены друг за другом и зажаты между двумя концевыми арматурами. Подобные разрядники защиты от перенапряжений применяют в электрических сетях различных уровней напряжения. Между концевыми арматурами, окружая варисторные блоки на стороне боковой поверхности, расположен корпус из изоляционного материала. Варисторные блоки обмотаны непроводящими волокнами.

Внутренние дефекты таких варисторных блоков могут приводить к появлению электрических дуг. Для выпуска возникающих при зажигании электрической дуги горячих газов из внутреннего пространства разрядника защиты от перенапряжений, между непроводящими волокнами предусмотрены отверстия. Кроме того, варисторные блоки держатся механически непроводящими волокнами воедино так, что возникающие при растрескивании варисторных блоков в аварийной ситуации обломки удерживаются вместе (ЕР 0335480 А2).

В основе настоящего изобретения лежит задача, выполнить разрядник защиты от перенапряжений названного выше вида так, чтобы риск растрескивания варисторных блоков при возникающем повреждении был уменьшен.

Эта задача решается за счет того, что в по меньшей мере одной частичной области области боковой поверхности по меньшей мере одного варисторного блока расположено покрытие, которое при превышении критической температуры варисторного блока служит для инициирования электрического пробоя.

С помощью предусмотренного согласно изобретению покрытия в случае аварийной ситуации предотвращается пробой внутри варисторного блока путем раннего зажигания электрической дуги в боковой области. Тем самым опасность растрескивания варисторного блока значительно уменьшается.

В качестве материала для покрытия может быть предпочтительно применен термочувствительный материал с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Такой материал уменьшает при критической температуре варисторных блоков свое электрическое сопротивление в такой степени, что электрическая прочность разрядного промежутка понижается ниже определенной величины и таким образом инициируется электрический пробой. Подобный термочувствительный материал с отрицательным температурным коэффициентом может быть изготовлен с такими же технологическими мерами, которые являются обычными при изготовлении варисторных блоков, а именно спеканием и глазурованием. Нанесение покрытия может тем самым без всяких проблем быть введено в обычные для изготовления варисторных блоков технологические процессы.

В форме дальнейшего развития изобретения для выполнения покрытия может быть альтернативно предусмотрено привлечение пиротехнического материала.

При зажигании пиротехнического материала вследствие критической температуры варисторного блока создается токопроводящая дорожка из ионизированного газа. Эта токопроводящая дорожка служит для инициирования электрического пробоя вдоль боковой области варисторного блока. Токопроводящая дорожка сразу же инициирует электрическую дугу снаружи варисторного блока. Применение пиротехнического материала для выполнения покрытия представляет собой особенно надежный вариант выполнения. Относительно материала слоя можно прибегать к обычным имеющимся в продаже пиротехническим материалам на основе нитроцеллюлозы.

Пиротехнические материалы на основе нитроцеллюлозы можно наносить простым образом на область боковой поверхности варисторного блока. Например, для нанесения покрытия можно использовать пастообразный раствор нитроцеллюлозы в ацетоне. Растворитель испаряется после нанесения и нитроцеллюлоза достаточно долговечно фиксируется на боковой поверхности. Температура зажигания нитроцеллюлозы соответствует примерно критической температуре варисторных блоков так, что желательный внешний пробой наступает до перегрузки варисторных блоков. Кроме того, нитроцеллюлоза является недорогой при приобретении.

Предпочтительная форма выполнения изобретения предусматривает, что покрытие - независимо от соответственно выбранного материала - проходит вдоль образующей линии по меньшей мере одного варисторного блока.

При этом слой может быть нанесен на внешнюю поверхность варисторных блоков или быть заделанным в паз. Если в области боковой поверхности предусмотрен паз, в котором расположено покрытие, то возможно придавать покрытие варисторному блоку не изменяя его внешнего контура.

Проходящее вдоль образующей линии покрытие охватывает в случае нескольких расположенных друг за другом варисторных блоков каждый отдельный варисторный блок так, что независимо от того, в каком варисторном блоке имеет место повреждение, обеспечена быстрая активация защитной меры.

Может быть предусмотрено, что слой выполнен кольцеобразным.

Если покрытие наносят кольцеобразно вокруг варисторного блока, то гарантировано минимально возможное время срабатывания. При необходимости кольцеобразный слой может также быть скомбинированным со слоем, проходящим вдоль образующей линии. Кольцевое расположение слоя имеет, во всяком случае, следствием более высокий расход материала покрытия. В крайнем случае покрытием может быть снабжена вся боковая поверхность варисторного блока.

Три примера выполнения изобретения представлены на чертеже.

При этом показывает

Фигура 1 сечение через разрядник защиты от перенапряжений со слоем, проходящим вдоль образующей линии,

Фигура 2 сечение через разрядник защиты от перенапряжений с несколькими слоями, проходящими кольцеобразно вокруг пути разрядного тока, и

Фигура 3 вид отдельного варисторного блока с пазом.

Представленный в сечении на Фигуре 1 разрядник защиты от перенапряжений содержит первую концевую арматуру 2 и вторую концевую арматуру 3. Между концевыми арматурами 2 и 3 расположен состоящий из трех варисторных блоков 4а, 4b, 4с путь разрядного тока. Для электрического контактирования и механического удерживания разрядника защиты от перенапряжений 1 на первой концевой арматуре расположен первый контактный штырь 5, а также на второй концевой арматуре расположен второй контактный штырь 6. Три варисторных блока 4а, 4b, 4с стянуты изолирующими стержнями 7 для механической стабилизации. Для защиты от внешних воздействий разрядник защиты от перенапряжений 1 содержит корпус из изоляционного материала 8. Вдоль образующей линии варисторных блоков 4а, 4b, 4с расположено покрытие 9 из материала, которое при превышении критической температуры варисторных блоков служит для инициирования электрического пробоя. Покрытие 9 может, например, состоять из термочувствительного материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления или из пиротехнического материала. Принцип действия покрытия 9 должен быть пояснен в качестве примера на варианте выполнения слоя в виде пиротехнического покрытия.

При внутреннем повреждении в разряднике защиты от перенапряжений, например, при дефектном варисторном блоке 4а или 4b или 4с вследствие тока повреждения, текущего по пути разрядного тока, может произойти нагрев варисторных блоков. При достижении критической температуры порядка 200°С происходит зажигание покрытия 9 и возникновение ионизированного газа. Этот ионизированный газ образует между первой концевой арматурой и второй концевой арматурой токопроводящую дорожку. Вследствие приложенной между обоими концевыми арматурами высокой разности потенциалов сразу же возникает электрическая дуга. Эта электрическая дуга горит вне варисторных блоков 4а, 4b, 4с; пробой внутри варисторных блоков 4а, 4b, 4с таким образом исключается. Возникающее за счет горящей электрической дуги внутри разрядника защиты от перенапряжений 1 избыточное давление газа уменьшается за счет разрыва соответствующего корпуса из изоляционного материала 8.

Разрядник защиты от перенапряжений 1а согласно Фигуре 2 имеет принципиально такую же конструкцию, что и разрядник защиты от перенапряжений 1, представленный на Фигуре 1. На варисторных блоках 4а, 4b, 4с расположены только проходящие кольцееобразно покрытия 9а, 9b, 9с. Нанесение пиротехнического материала можно производить в различных вариантах. Как уже упомянуто, пиротехнический материал можно применять в виде пастообразного раствора. В настоящем случае пиротехнический материал навит на соответствующий варисторный блок в виде ленточной структуры.

Согласно Фигуре 3 отдельный варисторный блок 4d снабжен вдоль образующей линии пазом 10. Этот паз может быть заполнен материалом, который при превышении критической температуры служит для инициирования электрического пробоя.

1. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) для применения в электрических сетях путем разрядного тока, который содержит, по меньшей мере, один варисторный блок (4а, 4b, 4с), причем варисторный блок (4а, 4b, 4с) содержит две области контактирования и одну область боковой поверхности, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в частичной области боковой поверхности, по меньшей мере, одного варисторного блока (4а, 4b, 4с) расположено покрытие (9, 9а, 9b, 9с), которое при превышении критической температуры варисторного блока служит для инициирования электрического пробоя.

2. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по п.3, отличающийся тем, что покрытие (9, 9а, 9b, 9с) выполнено из термочувствительного материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

3. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по п.1, отличающийся тем, что покрытие (9, 9а, 9b, 9с) выполнено из пиротехнического материала.

4. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по п.3, отличающийся тем, что покрытие (9, 9а, 9b, 9с) выполнено из материала на основе нитроцеллюлозы.

5. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что покрытие (9) простирается вдоль образующей линии, по меньшей мере, одного варисторного блока.

6. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что покрытие (9а, 9b, 9с) выполнено кольцевым.

7. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что покрытие (9) расположено в пазу.

8. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по п.5, отличающийся тем, что покрытие (9) расположено в пазу.

9. Разрядник защиты от перенапряжений (1, 1a) по п.6, отличающийся тем, что покрытие (9) расположено в пазу.