Опорный изолятор с индикатором неисправности
Владельцы патента RU 2537377:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)
Изобретение относится к электротехническому оборудованию, а именно к опорным изоляторам. В изоляторе на болт крепежного узла насажена втулка, выполненная из диэлектрического материала, без внутренней и внешней резьбы, причем болт с насаженной на ней втулкой помещен в отверстие на заземленной несущей конструкции, диаметр которого увеличен на удвоенную толщину стенки втулки, между головкой болта крепежного узла и головкой втулки из диэлектрического материала помещены металлическая шайба крепежного узла и дополнительная металлическая шайба, между которыми зажат металлический проволочный проводник, конец которого несколькими витками присоединен к болту крепежного узла, другой конец проволочного проводника, пройдя через индикатор неисправности, закреплен болтовым соединением на заземленной несущей конструкции, а между корпусом изолятора и заземленной несущей конструкцией установлены, соответственно, токопроводящая и диэлектрическая прокладки с соосными отверстиями диаметром, равным диаметру болта крепежного узла, площадь токопроводящей прокладки больше площади основания корпуса изолятора, но меньше площади диэлектрической прокладки, при этом индикатор неисправности выполнен в виде проволочного проводника, поверхность которого покрыта термокраской, или из стальной проволоки, на которой закручен узел, в петлю узла вставлен диэлектрический флажок, причем сечение стальной проволоки определяется величиной однофазного тока, при прохождении которого стальная проволока плавится. Изобретение обеспечивает сокращение времени обнаружения неисправности и непрерывную диагностику изолятора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к электротехническому оборудованию, а именно к опорным изоляторам.
Известен опорный изолятор ИО-10-3,75-1-У3 (http://www.eliz.ru/page4/), включающий верхнюю арматуру, фарфоровый корпус, крепежный узел, болт и металлическую шайбу.
Недостатком данного изолятора является длительное время обнаружения неисправности и загрязненности фарфорового корпуса изолятора.
Цель предлагаемого изобретения - сокращение времени обнаружения неисправности и непрерывная диагностика изолятора.
Указанная цель достигается тем, что ток замыкания на землю направляют через индикатор неисправности.
Сущность изобретения заключается в том, что на болт крепежного узла насажена втулка, выполненная из диэлектрического материала, без внутренней и внешней резьбы, причем болт с насаженной на ней втулкой помещен в отверстие на заземленной несущей конструкции, диаметр которого увеличен на удвоенную толщину стенки втулки, между головкой болта крепежного узла и головкой втулки из диэлектрического материала помещены металлическая шайба крепежного узла и дополнительная металлическая шайба, между которыми зажат металлический проволочный проводник, конец которого несколькими витками присоединен к болту крепежного узла, другой конец проволочного проводника, пройдя через индикатор неисправности, закреплен болтовым соединением на заземленной несущей конструкции, а между корпусом изолятора и заземленной несущей конструкцией установлены, соответственно, токопроводящая и диэлектрическая прокладки с соосными отверстиями диаметром, равным диаметру болта крепежного узла, площадь токопроводящей прокладки больше площади основания корпуса изолятора, но меньше площади диэлектрической прокладки, при этом индикатор неисправности выполнен в виде проволочного проводника, поверхность которого покрыта термокраской, или из стальной проволоки, на которой закручен узел, в петлю узла вставлен диэлектрический флажок, причем сечение стальной проволоки определяется величиной однофазного тока, при прохождении которого стальная проволока плавится.
На фиг.1 представлена схема опорного изолятора - прототипа, на фиг.2 - крепежный узел последнего, на фиг.3 изображена схема предлагаемого опорного изолятора, на фиг.4 - схема крепежного узла с металлическим проволочным проводником и индикатором неисправности.
На фиг.1 приведена схема опорного изолятора - прототипа, включающая токопроводящую шину 4, закрепленную верхней арматурой, корпус 1 изолятора, нижняя часть которого прикреплена болтом 2 крепежного узла А к заземленной несущей конструкции 3, а на фиг.2 изображен крепежный узел А, включающий корпус 1 изолятора, болт 2, металлическую шайбу 7, заземленную несущую конструкцию 3.
На фиг.3 приведена схема предлагаемого опорного изолятора с индикатором неисправности, включающая токопроводящую шину 4, корпус 1 изолятора, крепежный узел А, токопроводящий проволочный проводник 8 с индикатором неисправности 9, закрепленный болтовым соединением 10 на заземленной несущей конструкции 3, а на фиг.4 - представлен крепежный узел предлагаемого опорного изолятора, включающий корпус 1 изолятора, болт 2, на котором насажена втулка 6 из диэлектрического материала без внутренней и внешней резьбы, при этом болт 2 с втулкой 6 помещен в отверстие на заземленной несущей конструкции 3, диаметр которого увеличен на удвоенную толщину стенки втулки 6, между головкой болта 2 и головкой втулки 6 из диэлектрического материала помещены металлическая шайба 7 крепежного узла А и дополнительная металлическая шайба 12, между которыми помещен конец металлического проволочного проводника 8, который несколькими витками прикреплен к стержню болта 2, а между корпусом 1 изолятора и заземленной несущей конструкцией 3 помещены соответственно токопроводящая 11 и диэлектрическая 5 прокладки с соосными отверстиями диаметром, равным диаметру стержня болта, площадь токопроводящей 11 прокладки больше площади основания корпуса 1 изолятора, но меньше площади диэлектрической 5 прокладки.
Индикатор неисправности 9 выполнен в виде проволочного проводника, поверхность которого покрыта термокраской, или из стальной проволоки, на которой закручен узел, в петлю узла вставлен диэлектрический флажок, причем сечение стальной проволоки определяется величиной однофазного тока, при прохождении которого стальная проволока плавится.
Предлагаемый опорный изолятор с индикатором неисправности работает следующим образом.
При пробое корпуса 1 изолятора с токопроводящей шины 4 начинает протекать однофазный ток замыкания на землю.
При однофазном замыкании на переменном токе в сетях высокого напряжения величина тока может составлять от нескольких миллиампер, например поверхностный ток утечки, до килоампер на постоянном токе. Величину тока определяет вид тока и заземление нейтрали питающего трансформатора. Большая величина тока может вызывать перегрев токоведущих частей, приводящих к пожарам, старению изоляции, свариванию контактов коммутационного оборудования, механическим повреждениям оборудования, что ведет к дополнительным расходам на текущий, капитальный и внеплановый ремонт оборудования. При этом в сети возникают опасные потери напряжения. Недоотпуск электроэнергии потребителям приводит к значительным экономическим потерям у предприятий, занимающихся поставкой электроэнергии. Однофазные замыкания на землю в электрических сетях представляют большую опасность для жизни оказавшихся поблизости людей, служат источником электротравм обслуживающего персонала и нередко являются причиной несчастных случаев.
В предлагаемом устройстве, из-за разности потенциалов между пробитым корпусом 1 изолятора и заземленной несущей конструкцией 3, протекает однофазный ток, который может быть током пробоя изолятора или поверхностным током утечки. При пробое корпуса 1 изолятора однофазный ток протекает через металлический крепежный болт 2, изолированный от заземленной несущей конструкции 3 диэлектрической прокладкой 5 и втулкой 6 из диэлектрического материала, затем по проволочному проводнику 8, один конец которого пропущен между металлической шайбой 7 крепежного узла и дополнительной токопроводящей шайбой 12, установленными у головки болта 2, ток попадает на заземленную несущую конструкцию 3, к которой прикреплен другой конец проволочного проводника 8. На металлическом проволочном проводнике 8 размещен индикатор неисправности 9, срабатывающий при прохождении однофазного тока. Индикатор неисправности может иметь различную форму и различные методы срабатывания.
Например, покрытие термокраской поверхности индикатора неисправности, выполненного проволочным проводником 8, позволит визуально обнаруживать прохождение тока замыкания на землю за счет изменения цвета термокраски в зависимости от силы тока.
Если индикатор неисправности выполнен из стальной проволоки, на которой закручен узел, в петлю узла вставлен диэлектрический флажок, то благодаря тепловому эффекту при прохождении тока по проводнику теряется его механическая прочность, стальная проволока расплавится и флажок будет удерживаться только одним концом стального проволочного проводника в месте закрученного узла. При исправном изоляторе флажок удерживается узлом на стальной проволоке, которая закреплена с двух сторон. При прохождении тока замыкания на землю стальная проволока за счет нагрева расплавляется и обрывается, при этом флажок будет удерживаться только с одной стороны, что и будет являться сигналом повреждения изолятора.
Узловое крепление сигнального флажка позволит применить только один проводник, что исключит применение дополнительных деталей для присоединения индикатора неисправности. Причем сечение проводника можно подобрать по току пробоя, в нашем случае им является однофазный ток замыкания на землю, значение которого известно, исходя из расчета релейной защиты. Опорный изолятор с индикатором неисправности имеет простую и надежную конструкцию и может использоваться в любых распределительных устройствах, желательно защищенных от ветровых нагрузок.
Диэлектрическая втулка 6, подобранная по диаметру болта 2 и толщине стенки заземленной несущей конструкции 3, изолирует отверстие заземленной несущей конструкции 3 от высокого потенциала напряжения со стороны пробитого изолятора. Диэлектрическая прокладка 6 изолирует неисправный изолятор от заземленной несущей конструкции, а токопроводящая прокладка 11, имеющая площадь больше площади основания корпуса 1 изолятора, но меньше площади диэлектрической прокладки, позволяет выявить поверхностные токи утечки, проходящие по загрязненному корпусу 1 изолятора, при этом токи утечки не попадут на заземленную несущую конструкцию 3, а будут направлены через индикатор неисправности 9. Дополнительная металлическая шайба 12 в крепежном узле А обеспечивает хороший контакт проволочного проводника 8 с шайбой 7 крепежного элемента, что уменьшит переходное сопротивление и даст возможность использовать силу тока замыкания на землю без потерь, что исключит несрабатывание индикатора неисправности.
Следует отметить, что вместо токопроводящей прокладки можно использовать фланец изолятора.
Таким образом, предлагаемое устройство позволит выявить дефект изолятора током замыкания на землю, то есть за счет самого дефекта изолятора. Применение индикатора неисправности значительно сократит время поиска поврежденного изолятора, обеспечит безопасное проведение поиска неисправности изолятора бесконтактным методом и будет осуществлять непрерывную диагностику изоляторов.
1. Опорный изолятор с индикатором неисправности, включающий корпус изолятора, токопроводящую шину, закрепленную верхней арматурой, крепежный узел, содержащий болт и металлическую шайбу, заземленную несущую конструкцию с отверстием для крепления изолятора, отличающийся тем, что на болт крепежного узла насажена втулка, выполненная из диэлектрического материала, без внутренней и внешней резьбы, причем болт с насаженной на ней втулкой помещен в отверстие на заземленной несущей конструкции, диаметр которого увеличен на удвоенную толщину стенки втулки, между головкой болта крепежного узла и головкой втулки из диэлектрического материала помещены металлическая шайба крепежного узла и дополнительная металлическая шайба, между которыми зажат металлический проволочный проводник, конец которого несколькими витками присоединен к болту крепежного узла, другой конец проволочного проводника, пройдя через индикатор неисправности, закреплен болтовым соединением на заземленной несущей конструкции, а между корпусом изолятора и заземленной несущей конструкцией установлены, соответственно, токопроводящая и диэлектрическая прокладки с соосными отверстиями диаметром, равным диаметру болта крепежного узла, площадь токопроводящей прокладки больше площади основания корпуса изолятора, но меньше площади диэлектрической прокладки.
2. Опорный изолятор с индикатором неисправности по п.1, отличающийся тем, что индикатор неисправности выполнен в виде проволочного проводника, поверхность которого покрыта термокраской.
3. Опорный изолятор с индикатором неисправности по п.1, отличающийся тем, что индикатор неисправности выполнен из стальной проволоки, на которой закручен узел, в петлю узла вставлен диэлектрический флажок, причем сечение стальной проволоки определяется величиной однофазного тока, при прохождении которого стальная проволока плавится.
