PL213952B1

PL213952B1 - Overvoltage limiter, preferably for the first dirt zone

Info

Publication number: PL213952B1
Application number: PL386786A
Authority: PL
Inventors: Krystian Chrzan
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2013-05-31
Also published as: PL386786A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest obudowa ogranicznika przepięć, zwłaszcza dla pierwszej strefy zabrudzeniowej, przeznaczona do stosowania w warunkach napowietrznych w liniach i rozdzielniach elektroenergetycznych.The subject of the invention is a surge arrester housing, especially for the first pollution zone, intended for use in overhead conditions in power lines and switching stations.

Ogranicznik przepięć znany z polskiego zgłoszenia patentowego P.377672, składa się z dwóch stykowych złączy, między którymi usytuowany jest współosiowo co najmniej jeden element warystorowy otoczony izolacyjną osłoną, w którym siłę docisku wywołują co najmniej dwie spinające pętle wykonane z taśmy z włókna szklanego zawieszonego w matrycy polimerowej, o module sprężystości ₂ na zginanie co najmniej 3 kN/mm², zaczepione o złącza stykowe. Każda spinająca pętla ma kształt zbliżony do elipsy, na obu końcach ukształtowanej półkoliście, przy czym największa odległość ramion pętli między sobą, w stanie swobodnym, jest mniejsza w stosunku do wysokości pętli i wynosi od 10 do 50% tej wysokości oraz ta sama największa odległość w stanie swobodnym pętli jest co najmniej o 15% większa od największej odległości ramion pętli w stanie napięcia, po nałożeniu jej na zaczepy, którymi są półkoliste rowki wykonane w tej części kontaktowych złącz, które przylegają do elementów warystorowych.The overvoltage limiter known from the Polish patent application P.377672 consists of two contact joints, between which at least one varistor element is coaxially located, surrounded by an insulating cover, in which the clamping force is caused by at least two clamping loops made of glass fiber tape suspended in the polymer matrix having a modulus of elasticity of ₂ to bending of at least 3 kN / mm ^2, engaged with a connector pin. Each fastening loop has a shape similar to an ellipse, with a semicircular shape at both ends, with the greatest distance between the arms of the loop in the free state being smaller than the loop height and amounting to 10 to 50% of this height and the same distance in the free state of the loop is at least 15% greater than the greatest distance of the arms of the loop under tension when applied to the tabs which are semicircular grooves made in the part of the contact joints adjacent to the varistor elements.

Ogranicznik przepięć znany z polskiego zgłoszenia patentowego P.378307, charakteryzuje się tym, że stos warystorowy, połączony jest za pomocą pierścienia i kołka osadzonego w otworze przy pomocy lutowia z prętem styku ruchomego próżniowej komory, której zestyk otwiera się wskutek stopienia lutowia i zadziałania sprężyny rozporowej.The overvoltage limiter known from the Polish patent application P.378307 is characterized by the fact that the varistor stack is connected by a ring and a pin embedded in the hole with solder with the contact rod of the movable vacuum chamber, the contact of which opens due to solder melting and the action of the expansion spring .

Ogranicznik przepięć znany z polskiego zgłoszenia patentowego p.379449 jest ogranicznikiem przepięć niskiego napięcia. Ogranicznik zawiera co najmniej jeden warystorowy element tlenkowy umieszczony w obudowie izolacyjnej, wyprowadzenia przyłączeniowe oraz wizualny wskaźnik uszkodzenia, który stanowi element wykonany z materiału zmieniającego stan skupienia powyżej temperatury, określonej jako bezpieczna temperatura pracy ogranicznika przepięć.The overvoltage limiter known from the Polish patent application p.379449 is a low voltage overvoltage limiter. The limiter comprises at least one varistor oxide element placed in the insulating casing, connection leads and a visual damage indicator, which is an element made of a material that changes its state of aggregation above the temperature defined as the safe operating temperature of the surge arrester.

Ograniczniki przepięć, przeznaczone do stosowania w warunkach napowietrznych mają osłony, których zadaniem jest wydłużenie drogi upływu i utworzenie obszarów chronionych przed dostępem wody deszczowej. Osłony wykonywane są z porcelany albo z polimerów, zwłaszcza z kauczuku silikonowego. Kauczuk silikonowy może być odlewany bezpośrednio na kolumnę warystorów. Technologia taka pozwala wyeliminować przestrzeń wypełnioną powietrzem pomiędzy warystorami a wewnętrzną ścianą osłony. Na zewnętrznej powierzchni osłony ograniczników przeznaczonych do pracy w warunkach napowietrznych umieszczone są klosze wykonane z materiału dielektrycznego, których zadaniem jest wydłużenie drogi upływu. Znane są też osłony ograniczników bez kloszy przeznaczone do pracy w warunkach wnętrzowych.Surge arresters, intended for use in overhead conditions, have covers whose task is to extend the creepage distance and create protected areas against rainwater access. The covers are made of porcelain or polymers, especially silicone rubber. Silicone rubber can be cast directly onto the varistor column. This technology allows to eliminate the space filled with air between the varistors and the inner wall of the shield. On the outer surface of the cover of the limiters intended for operation in overhead conditions, there are diffusers made of dielectric material, whose task is to extend the creepage distance. There are also limiters' covers without sheds, intended for use in indoor conditions.

Istota obudowy, według wynalazku polega na tym, że ma co najmniej dwa cylindryczne człony, z których każdy wyposażony jest w elektrody, przy czym cylindryczne człony połączone elektrodami, umieszczone są pomiędzy pierścieniowymi elementami, ponadto zewnętrzna średnica pierścieniowych elementów jest większa od zewnętrznej średnicy członów.The essence of the housing according to the invention consists in the fact that it has at least two cylindrical members, each of which is equipped with electrodes, the cylindrical members connected by electrodes, are placed between the annular elements, moreover, the outer diameter of the annular elements is greater than the outer diameter of the members.

Korzystnie, średnica pierścieniowych elementów umieszczonych pomiędzy sąsiednimi członami, jest większa od średnicy członów.Preferably, the diameter of the annular members between adjacent members is greater than the diameter of the members.

Korzystnie, część pierścieniowego elementu wystającego poza obręb członu, ma kształt tworzącej stożka ściętego.Preferably, the portion of the annular member extending beyond the member has a frustoconical generatrix shape.

Obudowa ogranicznika przepięć, według wynalazku, ma bardzo krótką jednostkową drogę upływu, i może być stosowana w pierwszej strefie zabrudzeniowej przy niewielkim zanieczyszczeniu atmosfery.The surge arrester housing according to the invention has a very short creepage distance unit and can be used in the first soil zone with little pollution of the atmosphere.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia obudowę ogranicznika przepięć, zwłaszcza dla pierwszej strefy zabrudzeniowej bez kloszy.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, which shows the surge arrester housing, especially for the first soil zone without a shed.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Obudowa ogranicznika przepięć, zwłaszcza dla pierwszej strefy zabrudzeniowej ma trzy cylindryczne człony 1, z których każdy wyposażony jest w dwie elektrody ogranicznika 3. Cylindryczne człony 1 połączone elektrodami 3, umieszczone są pomiędzy pierścieniowymi elementami 2. Pierścieniowe elementy 2 mają kształt tworzącej stożka ściętego i są wykonane z materiału przewodzącego w postaci metalu. Ponadto elektrody sąsiednich członów 1 połączone są ze sobą mechanicznie w kompletny ogranicznik. W tym przykładzie wykonania jako cylindryczne człony 1 zastosowane są ograniczniki średnich napięć do warunków wnętrzowych.The surge arrester housing, especially for the first contamination zone, has three cylindrical members 1, each of which is equipped with two limiter electrodes 3. The cylindrical members 1 connected by electrodes 3 are placed between the annular elements 2. The annular elements 2 have the shape of a frustoconical cone and are made of conductive material in the form of metal. Moreover, the electrodes of adjacent members 1 are mechanically connected to each other to form a complete stop. In this embodiment, medium voltage limiters for indoor conditions are used as cylindrical members 1.

PL 213 952 B1PL 213 952 B1

Kształt pierścieniowego elementu 2 przewodzącego jest podobny do kształtu zwykłych kloszy, lecz elementy 2 te nie są kloszami, ponieważ nie wydłużają drogi upływu. Pierścieniowe elementy 2 przewodzące montowane pomiędzy elektrodami sąsiednich członów 1, znajdują się więc na tym samym potencjale co elektrody. Jeśli pierścieniowe elementy 2 wykonane są z metalu, mogą wówczas stanowić elektrody ochronne przed działaniem łuku elektrycznego. Ponadto elementy 2 pełnią rolę kloszy, podczas deszczu woda nie spływa po powierzchni członów 1 górnych na dolne i skapuje z elementów 2.The shape of the annular conductive element 2 is similar to that of ordinary lampshades, but these elements 2 are not sheds as they do not extend the creepage distance. Annular conductive elements 2, mounted between the electrodes of adjacent members 1, are therefore at the same potential as the electrodes. If the annular elements 2 are made of metal, then they can constitute protective electrodes against the action of an electric arc. In addition, the elements 2 act as diffusers, during rain, water does not run down the surface of the upper members 1 onto the lower ones and drips from the elements 2.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Obudowa ogranicznika przepięć, zwłaszcza dla pierwszej strefy zabrudzeniowej wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma pięć cylindrycznych członów 1, a pierścieniowe elementy 2 wykonane są dielektryka.The surge arrester housing, especially for the first soil zone, is made as in the first example, with the difference that it has five cylindrical members 1, and the annular elements 2 are dielectric.

Długotrwałe badania prototypowych izolatorów bez kloszy wykazały, że przy niewielkim zanieczyszczeniu atmosfery, zwłaszcza w pierwszej strefie zabrudzeniowej, izolatory mogą mieć bardzo krótką jednostkową drogę upływu. Dotyczy to zwłaszcza izolatorów o powierzchni hydrofobowej z kauczuku silikonowego. Badania te zostały rozszerzone na ograniczniki przepięć. Okazuje się, że ograniczniki w osłonie silikonowej bez kloszy, o średnicy 5,4 cm i jednostkowej drodze upływuLong-term tests of prototype insulators without sheds have shown that with little pollution of the atmosphere, especially in the first pollution zone, the insulators can have a very short unit creepage distance. This applies in particular to insulators with a hydrophobic surface made of silicone rubber. These tests were extended to overvoltage limiters. It turns out that limiters in a silicone cover without sheds, with a diameter of 5.4 cm and a unit creepage distance

1,3 cm/kV napięcia fazowego (0,75 cm/kV napięcia międzyfazowego) mogą pracować w warunkach napowietrznych. Jest to prawie dwukrotnie krótsza droga upływu od wymagań stawianych w obecnie modyfikowanej normie międzynarodowej. W ciągu dwóch lat trwania eksperymentu nie zauważono żadnych oznak degradacji osłony silikonowej oraz warystorów zamontowanych w obudowie. Wartość prądu upływu na ogranicznikach jest podobna do prądu upływu na izolatorach kompozytowych bez kloszy o zbliżonej długości drogi upływu pomimo tego, ze średnica izolatorów kompozytowych jest dwukrotnie mniejsza od średnicy ograniczników. Efekt ten może wynikać z wyrównania rozkładu napięcia na osłonie ogranicznika dzięki dużej pojemności warystorów tlenkowych oraz nieco wyższej temperatury osłony ogranicznika podgrzewaną o kilka stopni przez warystory.1.3 cm / kV of phase voltage (0.75 cm / kV of phase-to-phase voltage) can operate in overhead conditions. It is almost twice as short as the requirements of the currently modified international standard. During the two years of the experiment, no signs of degradation of the silicone cover and the varistors mounted in the housing were noticed. The value of the leakage current on the limiters is similar to the leakage current on composite insulators without diffusers of similar creepage distance, despite the fact that the diameter of composite insulators is twice smaller than the diameter of the limiters. This effect may result from the leveling of the voltage distribution on the surge arrester housing due to the large capacity of the oxide varistors and a slightly higher temperature of the limiter housing heated by a few degrees by the varistors.

Claims

A surge arrester housing, especially for the first contamination zone, characterized in that it has at least two cylindrical members (1), each of which is provided with electrodes (3), the cylindrical members (1) connected by electrodes (3), are located between the annular elements (2), moreover, the outer diameter of the annular elements (2) is greater than the outer diameter of the members (1).

2. The housing according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the portion of the annular element (2) protruding beyond the boundary of the member (1) has the shape of a generatrix.

3. The housing according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the annular element (2) is made of a conductive material, preferably metal.

4. The limiter according to claim The method of claim 1, characterized in that the annular element (2) is made of a dielectric material.