RU2666358C2 - Power transmission line with ground wire, protected by discharger - Google Patents
Power transmission line with ground wire, protected by discharger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666358C2 RU2666358C2 RU2016140506A RU2016140506A RU2666358C2 RU 2666358 C2 RU2666358 C2 RU 2666358C2 RU 2016140506 A RU2016140506 A RU 2016140506A RU 2016140506 A RU2016140506 A RU 2016140506A RU 2666358 C2 RU2666358 C2 RU 2666358C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- insulating body
- lightning
- discharge
- long
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Suspension Of Electric Lines Or Cables (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области электротехники, в частности к грозозащите электрооборудования, например, такого как линии электропередачи, в том числе высоковольтные.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to lightning protection of electrical equipment, for example, such as power lines, including high voltage.
Уровень техникиState of the art
Из международной заявки WO 2009120114 известна высоковольтная линия электропередачи, содержащая три находящихся под высоким электрическим напряжением провода, соответствующих различным фазам. Каждый из проводов механически связан с собранными в гирлянды конусными изоляторами. Гирлянды изоляторов закреплены на опорах линии электропередачи. Некоторые изоляторы в соответствии с указанной международной заявкой представляют собой изоляторы-разрядники, обеспечивающие защиту проводов под высоким напряжением от грозовых разрядов.From international application WO 2009120114, a high voltage power line is known comprising three high voltage wires corresponding to different phases. Each of the wires is mechanically connected with conical insulators assembled into garlands. Garlands of insulators are fixed on the poles of the power line. Some insulators in accordance with the specified international application are insulator dischargers that provide protection of wires under high voltage from lightning discharges.
Обычно для грозозащиты известных высоковольтных линий электропередачи помимо изоляторов-разрядников используются грозозащитные тросы. В заявке WO 2009120114 указывается, что в случае использования изоляторов-разрядников для верхнего провода от применения грозозащитного троса можно отказаться. При ударе молнии в верхний провод в этом случае ток молнии протекает по мультиэлектродным системам изоляторов-разрядников и, благодаря большому числу промежуточных электродов, дуга сопровождающего тока промышленной частоты не образуется. Таким образом, высоковольтная линия электропередачи продолжает работу без отключения. При этом провод верхней фазы выполняет функцию грозозащитного троса для нижних фаз, т.е. он предотвращает прямой удар молнии в них.Usually, for lightning protection of known high-voltage power lines, in addition to insulator dischargers, lightning protection cables are used. In the application WO 2009120114 it is indicated that in the case of the use of insulator-arresters for the upper wire, the use of a lightning protection cable can be abandoned. When lightning strikes the upper wire in this case, a lightning current flows through the multi-electrode systems of insulator-dischargers and, due to the large number of intermediate electrodes, an arc of an accompanying current of industrial frequency is not formed. Thus, the high-voltage power line continues to operate without shutting down. In this case, the wire of the upper phase performs the function of a lightning protection cable for the lower phases, i.e. It prevents direct lightning strikes in them.
Однако применение грозозащитного троса предписывается нормативными документами, в связи с чем требуется защита от грозовых перенапряжений и самого грозотроса. Обычно для такой защиты параллельно изолятору, на котором крепится грозозащитный трос, устанавливают искровой промежуток, через который грозовое перенапряжение в случае попадания молнии в грозотрос разряжается в землю.However, the use of a lightning protection cable is prescribed by regulatory documents, and therefore protection against lightning surges and the lightning cable itself is required. Usually, for such protection, a spark gap is established parallel to the insulator on which the lightning protection cable is mounted, through which the lightning overvoltage in the event of lightning falling into the lightning cable is discharged to the ground.
Недостатком такого решения является то, что после окончания молниевого разряда и его отекания в землю дуга в искровом промежутке продолжает гореть. Это связано с тем, что линия электропередачи с одним или более проводом под напряжением и одним или более грозозащитным тросом представляет собой электромагнитную систему, в которой благодаря электромагнитной связи между проводами, проходящими параллельно друг другу на длительном расстоянии, на грозотросе наводится напряжение. В том случае, если это напряжение падает до нуля (например, при дуговом разряде на заземленные элементы опоры), в работу линии электропередачи за счет электромагнитной связи проводов вносятся искажения, что приводит к потерям при передаче электроэнергии и снижению коэффициента полезного действия линии электропередачи.The disadvantage of this solution is that after the end of the lightning discharge and its swelling into the ground, the arc in the spark gap continues to burn. This is due to the fact that a power line with one or more energized wires and one or more lightning protection cables is an electromagnetic system in which, thanks to electromagnetic coupling between wires running parallel to each other over a long distance, voltage is induced on the lightning cables. In the event that this voltage drops to zero (for example, during an arc discharge to grounded support elements), distortions are introduced into the operation of the transmission line due to the electromagnetic connection of the wires, which leads to losses in the transmission of electricity and a decrease in the efficiency of the transmission line.
Гашение разрядной дуги упрощено при использовании изоляторов-разрядников для подвешивания грозозащитного троса к опорам линии электропередачи. Однако использование изоляторов-разрядников для подвешивания грозотроса менее оправдано с экономической точки зрения по сравнению с подвешиванием проводов, по которым происходит передача электроэнергии, так как на грозозащитном тросе нет таких высоких напряжений, как на проводах, используемых для передачи электроэнергии на линиях электропередачи, рассчитанных на 35 кВ, 110 кВ и выше.The extinction of the discharge arc is simplified when using insulators-arresters to suspend a lightning protection cable to the supports of the power line. However, the use of insulator-arresters for suspending a ground wire is less justified from an economic point of view in comparison with the suspension of wires that transmit electricity, since there are no such high voltages on a ground wire as on wires used to transmit electricity on power lines designed for 35 kV, 110 kV and higher.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является обеспечение защиты грозозащитного троса, подвешиваемого к опорам линий электропередач с помощью изоляторов, от грозовых перенапряжений, а также обеспечение гашения разрядной дуги после окончания молниевого разряда простым и недорогим способом, в частности без использования изоляторов-разрядников, предназначенных для грозозащиты высоковольтных проводов линий электропередачи.The objective of the present invention is to provide protection for a lightning protection cable suspended from power line poles using insulators from lightning surges, as well as to ensure the suppression of a discharge arc after a lightning discharge in a simple and inexpensive way, in particular without the use of insulator-arresters designed for lightning protection of high-voltage wires power lines.
Задача настоящего изобретения решается с помощью линии электропередачи, содержащей опоры, изоляторы, механически соединенные с опорами и выполненные с возможностью подвешивания к ним проводов. По меньшей мере один провод предназначен для передачи высоких напряжений (35 кВ, 110 кВ и выше), и по меньшей мере один провод выполнен в виде грозозащитного троса.The objective of the present invention is solved using a power line containing supports, insulators, mechanically connected to the supports and made with the possibility of hanging wires to them. At least one wire is designed to transmit high voltages (35 kV, 110 kV and above), and at least one wire is made in the form of a lightning protection cable.
Сущность изобретения заключается в том, что параллельно изолятору и/или на изоляторе, с помощью которого подвешивается грозозащитный трос, устанавливают длинноискровой и/или длинномерный мультиэлектродный разрядник, рассчитанный на эксплуатацию в электрических сетях с меньшими напряжениями электропередачи (например, до 6 или 10 кВ). В качестве длинноискрового или длинномерного мультиэлектродного разрядника может использоваться, например, экран-разрядник.The essence of the invention lies in the fact that in parallel with the insulator and / or on the insulator, with which the lightning protection cable is suspended, a long-spark and / or long-length multi-electrode spark gap is installed, designed for operation in electric networks with lower transmission voltages (for example, up to 6 or 10 kV) . As a long spark or long multielectrode arrester, for example, a screen-arrester can be used.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении гашения разрядной дуги, проходящей между грозозащитным тросом и элементом опоры линии электропередачи, непосредственно после окончания грозового импульса перенапряжения при использовании более простого и дешевого разрядника, чем это необходимо для защиты проводов, находящихся под высоким напряжением (35 кВ, 110 кВ и более).The technical result achieved by the present invention is to ensure the extinction of the discharge arc passing between the lightning protection cable and the power line support element, immediately after the end of the lightning surge pulse using a simpler and cheaper arrester than is necessary to protect wires under high voltage ( 35 kV, 110 kV and more).
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлена опора линии электропередачи с грозозащитным тросом, проводами для передачи электроэнергии и разрядником, защищающим изолятор, на котором подвешен грозозащитный трос.In FIG. 1 shows a transmission line support with a lightning protection cable, wires for transmitting electricity and a spark gap protecting the insulator on which the lightning protection cable is suspended.
На фиг. 2 показан длинно-искровой разрядник для защиты изолятора грозотроса.In FIG. 2 shows a long spark gap to protect the ground wire insulator.
На фиг. 3 показан длинномерный мультиэлектродный разрядник.In FIG. 3 shows a long multi-electrode spark gap.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Далее со ссылкой на фиг. 1 описывается вариант осуществления изобретения. Опора 1 линии электропередачи снабжена траверсами 2 и 3. К траверсе 2 крепится изолятор 4, с помощью которого закрепляется грозозащитный трос 7, который также может называться грозотрос. К траверсе 3 с обеих сторон от опоры 1 крепятся гирлянды изоляторов 5 и 6, которые удерживают в подвешенном состоянии провода 8 и 9, по которым передается электроэнергия. Другими словами, на провода 8 и 9 подано напряжение промышленной частоты.Next, with reference to FIG. 1 describes an embodiment of the invention. The
Провод для передачи электроэнергии может быть один или больше двух. Например, распространенным вариантом является использование трех проводов для передачи трех фаз напряжения с промышленной частотой. Грозозащитных тросов может быть более одного в зависимости от выбранной схемы защит линии электропередачи от грозовых перенапряжений с помощью тросов, установленных выше проводов, по которым передается электроэнергия.The wire for transmitting electricity may be one or more than two. For example, a common option is to use three wires to transmit three phases of voltage at an industrial frequency. Lightning protection cables can be more than one, depending on the selected circuit for protecting the power line from lightning overvoltages with the cables installed above the wires that transmit electricity.
С целью обеспечения стекания импульса перенапряжения с грозозащитного троса на землю (например, через опору) путем формирования электрического разряда с предотвращением образования разрядной дуги или ее гашением сразу после окончания импульса перенапряжения параллельно изолятору, на котором подвешен грозозащитный трос, устанавливают разрядник 10, через который проходит разряд 11.In order to ensure the discharge of the overvoltage pulse from the lightning protection cable to the ground (for example, through a support) by forming an electric discharge with the prevention of the formation of a discharge arc or its extinction immediately after the end of the overvoltage pulse, an
В одном из вариантов разрядник может быть длинноискровым (см. фиг. 2), то есть выполненным в виде продолговатого (например, стержневого или стержнеобразного) электрода, соединенного механически, а также электрически непосредственно (прямо, гальванически), или через разрядный промежуток, или промежуток с емкостной или электромагнитной связью с опорой (в частности, траверсой 2) с помощью крепежного узла 15 и покрытого слоем изоляции (изоляционным телом), поверх которого размещен основной электрод 12, который на фиг. 2 соединен посредством искрового промежутка 13 с грозозащитным тросом 7. Основной электрод 12 может соединяться с грозозащитным тросом и непосредственно (прямо, гальванически). Помимо основного электрода на слое изоляции на расстоянии друг от друга могут быть размещены промежуточные электроды 14, выполненные, например, в виде кольцевых электродов, надетых на слой изоляции.In one embodiment, the spark gap can be long-spark (see Fig. 2), that is, made in the form of an oblong (for example, rod or rod) electrode connected mechanically, as well as electrically directly (directly, galvanically), or through the discharge gap, or the gap with capacitive or electromagnetic coupling with a support (in particular, traverse 2) with the help of a
При использовании длинноискрового разрядника во время приложения импульса перенапряжения между продолговатым электродом и основным электродом вдоль слоя изоляции развивается скользящий по поверхности разряд 16, переходящий в разрядную дугу, которая сразу после окончания импульса перенапряжения прекращается.When using a long spark arrester during the application of an overvoltage pulse between the oblong electrode and the main electrode, a
В другом варианте разрядник может быть длинномерным мультиэлектродным (см. фиг. 3), то есть выполненным в виде продолговатого (например, стержнеобразного) диэлектрического тела 17, на котором на расстоянии друг от друга размещены основные 18, 19 и промежуточные электроды 20. На фиг. 3 показано, что основные электроды 19, 18 соединены непосредственно с опорой (в частности, траверсой 2) и грозозащитным тросом 7 соответственно (т.е. электрод 19 с опорой, а другой с грозотросом) и также выполняют роль крепежных узлов. В других вариантах исполнения они могут быть соединены с опорой и тросом посредством искровых промежутков.In another embodiment, the spark gap can be a long multi-electrode (see Fig. 3), that is, made in the form of an elongated (for example, rod-shaped)
При использовании длинномерного мультиэлектродного разрядника во время приложения импульса перенапряжения между основными электродами 18, 19 последовательно пробиваются с образование разрядных дуг 21 разрядные промежутки между основным электродом 18 и промежуточным электродом 20, между промежуточными электродами 20 и между промежуточным электродом 20 и вторым основным электродом 19. Поскольку разрядные дуги имеют меньшие длины, сразу после окончания импульса перенапряжения они гасятся.When using a long multielectrode arrester during the application of an overvoltage pulse between the
Изготавливаться такое разрядник может следующим образом. Экструдируют изоляционное тело, на котором затем размещают промежуточные электроды и основной электрод, выполненный в виде трубки. Далее на концах изоляционного тела размещают оконцеватели, изоляционное тело сгибают в петлю и оконцеватели помещают в металлический узел крепления. В том случае, когда в изоляционное тело вводят продолговатый электрод, это делают до размещения оконцевателей на изоляционном теле, преимущественно до размещения на изоляционном теле промежуточных электродов и основного электрода.Such a spark gap can be made as follows. An insulating body is extruded, on which intermediate electrodes and a main electrode made in the form of a tube are then placed. Next, terminators are placed at the ends of the insulating body, the insulating body is bent into a loop, and the terminators are placed in a metal mount. In the case when an oblong electrode is introduced into the insulating body, this is done before placing the terminators on the insulating body, mainly before the intermediate electrodes and the main electrode are placed on the insulating body.
Далее описываются различные варианты выполнения разрядника, предусматривающие использование продолговатого электрода внутри изоляционного тела, то есть относящиеся к длинноискровому разряднику. Однако те особенности, которые имеет разрядник в соответствии с настоящим изобретением безотносительно продолговатого электрода, могут относиться к разряднику и без такого продолговатого электрода, то есть к длинномерномуе мультэлектродному разряднику.The following describes various embodiments of a spark gap, involving the use of an elongated electrode inside an insulating body, that is, relating to a long spark gap. However, those features that a spark gap in accordance with the present invention irrespective of an elongated electrode may apply to a spark gap without such an oblong electrode, that is, a long-dimensional multielectrode gap.
Изоляционное тело может быть выполнено как из полимерного диэлектрического материала (например из полиэтилена), так и из других видов материалов. При воздействии перенапряжения U на токоотводящее устройство недопустим пробой твердой изоляции между промежуточными электродами и продолговатым электродом, т.е. необходимо, чтобы разряд между основными электродами (один из которых может быть соединен со продолговатым электродом или в качестве одного из которых может быть принят продолговатый электрод) развивался, проходя только через промежуточные электроды и через воздушные искровые промежутки. Таким образом, разрядное напряжение разрядника (искровых промежутков, расположенных на его поверхности) должно быть меньше, чем пробивное напряжение изоляции Up<Uпp. Пробивное напряжение можно выразить через толщину изоляции Δ (т.е. толщину слоя изоляционного тела) и пробивную напряженность материала Епр, из которого изготовлено изоляционное тело: Uпр=Δ⋅Епр. Следовательно, толщина изоляции должна соответствовать условиюThe insulating body can be made both from a polymer dielectric material (for example, from polyethylene), and from other types of materials. Under the influence of overvoltage U on the collector, the breakdown of solid insulation between the intermediate electrodes and the elongated electrode is inadmissible, i.e. it is necessary that the discharge between the main electrodes (one of which can be connected to an oblong electrode or as one of which an oblong electrode can be adopted) develops, passing only through the intermediate electrodes and through the air spark gaps. Thus, the discharge voltage of the arrester (spark gaps located on its surface) should be less than the breakdown voltage of the insulation U p <U pp. Breakdown voltage can be expressed in terms of the insulation thickness Δ (i.e., the thickness of the layer of insulating body) and the breakdown strength of the material E pr from which the insulating body is made: U pr = Δ⋅E pr Therefore, the thickness of the insulation must meet the condition
Таким образом, для обеспечения необходимой электрической прочности изоляции толщина Δi изоляционного тела между продолговатым электродом и i-м промежуточным электродом (i=1, 2, …m) должна выбираться из условияThus, in order to provide the necessary dielectric strength, the thickness Δ i of the insulating body between the oblong electrode and the ith intermediate electrode (i = 1, 2, ... m) should be selected from the condition
где Up,i - разрядное напряжение между i-м промежуточным электродом и вторым основным электродом;where U p, i is the discharge voltage between the i-th intermediate electrode and the second main electrode;
Епр - пробивная напряженность изоляционного материала, из которого выполнено изоляционное тело.E CR - breakdown strength of the insulating material from which the insulating body is made.
В целях удешевления устройства, а также для дальнейшего снижения разрядных напряжений толщина изоляции между промежуточными электродами и продолговатым электродом может быть сделана различной для различных промежуточных электродов. Чем дальше i-й промежуточный электрод находится от второго основного электрода, тем больше должно быть разрядное напряжение Up,i между ними и, соответственно, тем толще должен быть слой изоляции Δi. Другими словами, толщина изоляции между продолговатым электродом и i-м промежуточным электродом должна быть связана прямой зависимостью с расстоянием между i-м промежуточным электродом и вторым основным электродом (в общем случае - тем основным электродом, который электрически связан со продолговатым электродом).In order to reduce the cost of the device, as well as to further reduce discharge voltages, the insulation thickness between the intermediate electrodes and the elongated electrode can be made different for different intermediate electrodes. The farther the i-th intermediate electrode is from the second main electrode, the greater should be the discharge voltage U p, i between them and, accordingly, the thicker the insulation layer Δ i should be. In other words, the thickness of insulation between the oblong electrode and the ith intermediate electrode should be directly related to the distance between the ith intermediate electrode and the second main electrode (in the general case, that main electrode that is electrically connected to the elongated electrode).
Чем ближе продолговатый электрод к промежуточному электроду, тем больше емкость С0 между этими электродами и тем ниже разрядные напряжения разрядника. Поэтому для снижения разрядных напряжений целесообразно расположение продолговатого электрода вдоль всего изоляционного тела таким образом, чтобы каждый промежуточный электрод находился напротив продолговатого электрода. Однако могут быть случаи, когда гарантированное отсутствие пробоев изоляции важнее, чем снижение разрядных напряжений. При этом продолговатый электрод может располагаться не по всей длине изоляционного тела, а перекрывать только какую-то его часть. В таком варианте часть промежуточных электродов, расположенных ближе ко второму основному электроду, будет находиться напротив продолговатого электрода, а другая часть промежуточных электродов будет расположена со смещением вдоль продольной оси продолговатого электрода. При этом расстояния между этими промежуточными электродами и концом продолговатого электрода (толщины изоляции) будут существенно больше, чем при расположении продолговатого электрода на всю длину изоляционного тела. И в этом случае разрядные напряжения в устройстве по изобретению будут ниже, чем в устройствах-аналогах, но не в такой значительной мере, как в случае расположения продолговатого электрода вдоль всего изоляционного тела. Очевидно, что максимальное увеличение толщин изоляции между промежуточными электродами и продолговатым электродом при одновременном снижении разрядных напряжений достигается при расположении продолговатого электрода только напротив одного промежуточного электрода, ближайшего ко второму основному электроду.The closer the oblong electrode to the intermediate electrode, the greater the capacitance C 0 between these electrodes and the lower the discharge voltage of the spark gap. Therefore, to reduce discharge voltages, it is advisable to position the elongated electrode along the entire insulating body so that each intermediate electrode is opposite the elongated electrode. However, there may be cases where the guaranteed absence of insulation breakdowns is more important than reducing discharge voltages. In this case, the oblong electrode may not be located along the entire length of the insulating body, but overlap only some part of it. In this embodiment, a part of the intermediate electrodes located closer to the second main electrode will be opposite the elongated electrode, and the other part of the intermediate electrodes will be displaced along the longitudinal axis of the elongated electrode. In this case, the distances between these intermediate electrodes and the end of the oblong electrode (insulation thickness) will be significantly greater than when the oblong electrode is located over the entire length of the insulating body. And in this case, the discharge voltage in the device according to the invention will be lower than in analog devices, but not to such a significant extent as in the case of the location of the elongated electrode along the entire insulating body. Obviously, the maximum increase in insulation thickness between the intermediate electrodes and the oblong electrode while reducing discharge voltages is achieved when the oblong electrode is located only opposite one intermediate electrode closest to the second main electrode.
Промежуточные электроды могут располагаться на изоляционном теле со смещением (поворотом) в окружном направлении вокруг продольного или другого направления изоляционного тела. Число промежуточных электродов выбирается в зависимости от формы их выполнения, проектируемой величины перенапряжения и других условий. Данная конструкция закрепляется с помощью узла крепления, преимущественно выполненного металлическим, к защищаемому электрооборудованию, например к опоре линии электропередачи.The intermediate electrodes can be located on the insulating body with a shift (rotation) in the circumferential direction around the longitudinal or other direction of the insulating body. The number of intermediate electrodes is selected depending on the form of their implementation, the designed magnitude of the overvoltage and other conditions. This design is fixed using the mount, mainly made of metal, to the protected electrical equipment, for example to the transmission line support.
Когда узел крепления выполнен металлическим (токопроводящим), он одновременно представляет собой как средство механического крепления, так и контактный токопроводящий узел. Для закрепления на электрооборудовании разрядника узел крепления может иметь элемент закрепления, например, путем зацепления (в частности, с помощью крюка) или зажима (в частности, с помощью винтового или другого соединения). Кроме того, узел крепления в предпочтительном варианте имеет металлические гнезда для размещения в них и закрепления сведенных друг к другу концов дугообразно согнутого в виде петли оконцевателей, надетых на изоляционное тело и в одном из вариантов механически/электрически соединенных с продолговатым электродом, который преимущественно является металлическим.When the mount is metal (conductive), it simultaneously represents both a means of mechanical fastening and a contact conductive node. For fastening on the spark gap electrical equipment, the fastening unit may have a fastening element, for example, by engagement (in particular with a hook) or clamp (in particular with a screw or other connection). In addition, the attachment node preferably has metal sockets for accommodating and securing the ends of each other arched to each other in an arcuate manner in the form of a loop of terminators, worn on an insulating body and, in one embodiment, mechanically / electrically connected to an elongated electrode, which is mainly a metal electrode .
Продолговатый электрод может быть введен в изоляционное тело с помощью механического силового внедрения (проталкивания) продолговатого электрода (например, стержня) внутрь тела (с учетом упругости материала стенки оболочки) до выхода его конца из изоляционного тела. Продолговатый электрод может вводиться в изоляционного тело при нагреве продолговатого электрода и/или изоляционного тела, при котором обеспечивается пластическая деформация изоляционного тела, что упрощает ввод продолговатого электрода в него. После ввода нагрев прекращается, изоляционного тело остывает и продолговатый электрод прочно охватывается изоляционным телом.An elongated electrode can be introduced into the insulating body by mechanical force penetration (pushing) of an elongated electrode (for example, a rod) into the body (taking into account the elasticity of the shell wall material) until its end exits from the insulating body. An elongated electrode can be introduced into the insulating body when the elongated electrode and / or insulating body are heated, which ensures plastic deformation of the insulating body, which simplifies the insertion of the elongated electrode into it. After input, the heating stops, the insulating body cools and the elongated electrode is firmly covered by the insulating body.
К концам продолговатого электрода могут быть прикреплены (например, приварены) шайбы или бобышки, на которые затем могут быть одеты металлические стаканы, частично охватывающие изоляционное тело и выполняющие роль оконцевателей. При необходимости оконцеватели могут быть выполнены и в другой форме, например, раскрытой в патенте ЕА 017500, в которой продолговатый электрод соединяется непосредственно с оконцевателем. Оконцеватели далее закрепляются в гнездах металлического узла крепления, например, путем обжима оконцевателей.Washers or bosses can be attached to the ends of the elongated electrode (for example, welded), on which metal glasses can then be worn, partially covering the insulating body and acting as terminators. If necessary, the terminators can be made in another form, for example, disclosed in patent EA 017500, in which the elongated electrode is connected directly to the terminator. The terminators are then secured in the sockets of the metal mount, for example, by crimping the terminators.
Узел крепления может быть выполнен металлическим (токопроводящим) и иметь, например, элемент зацепления, посредством которого разрядник подвешивается, например, на линию электропередачи. В другом варианте узел крепления может иметь зажим, посредством которого он может крепиться на опоре или электроде изолятора. Все элементы узла крепления могут быть выполнены металлическими, и в связи этим узел крепления может представлять собой токопроводящий контактный узел, через который скачок перенапряжения от токопроводящего элемента линии электропередачи поступает к мультиэлектродной системе, образованной на изоляционном теле, или наоборот.The mount may be made metal (conductive) and have, for example, an engagement element by which the arrester is suspended, for example, on a power line. In another embodiment, the attachment site may have a clip, through which it can be mounted on a support or an electrode of an insulator. All the elements of the mount can be made of metal, and in this regard, the mount can be a conductive contact node, through which the surge voltage from the conductive element of the power line enters a multi-electrode system formed on an insulating body, or vice versa.
Мультиэлектродная система образована за счет наличия промежуточных электродов на изоляционном теле, например на части ее длины со стороны одного из концов продолговатого электрода (например, металлического стержня). Промежуточный электрод может представлять собой металлическую пластинку круглой или прямоугольной или иной формы, которую закрепляют на наружной поверхности изоляционного тела. Например, такая пластинка может быть механически закреплена на изоляционном теле, или приклеена к ней, или термически внедрена в тело оболочки с выводом наружной поверхности пластинки, открытой наружу.The multi-electrode system is formed due to the presence of intermediate electrodes on the insulating body, for example, on a part of its length from one of the ends of the elongated electrode (for example, a metal rod). The intermediate electrode may be a metal plate of round or rectangular or other shape, which is fixed on the outer surface of the insulating body. For example, such a plate can be mechanically fixed to the insulating body, or glued to it, or thermally embedded in the body of the shell with the conclusion of the outer surface of the plate open to the outside.
Промежуточные электроды могут быть выполнены в виде продолговатых металлических пластин, на одном из концов которых выполнены отверстия (ушки). Пластины загибаются вокруг изоляционного тела для образования кольцевой формы промежуточного электрода и концы пластин без отверстий после охвата изоляционной оболочки вводятся в отверстия (ушки) на других концах своих же пластин и загибаются с охватом части ушка так, чтобы электрод не расцепился. Такое исполнение электродов для набора промежуточных электродов является достаточно простым и технологичным.The intermediate electrodes can be made in the form of elongated metal plates, at one end of which holes (ears) are made. The plates are bent around the insulating body to form a ring-shaped intermediate electrode and the ends of the plates without holes after covering the insulating sheath are inserted into the holes (ears) at the other ends of their plates and are bent to cover part of the ear so that the electrode does not come apart. This embodiment of the electrodes for a set of intermediate electrodes is quite simple and technological.
В другом варианте выполнения промежуточные электроды могут быть выполнены в виде пружин из проволоки, описанных в патенте ЕА 017328. Такие пружины могут быть навиты непосредственно на изоляционном теле или предварительно изготовлены с последующим надеванием на изоляционное тело.In another embodiment, the intermediate electrodes can be made in the form of wire springs described in patent EA 017328. Such springs can be wound directly on the insulating body or prefabricated with subsequent putting on the insulating body.
Благодаря выполнению промежуточных электродов в виде колец их емкость относительно продолговатого электрода увеличивается, и тем самым усиливается эффект каскадности срабатывания разрядника, т.е. снижаются его разрядные напряжения, необходимые для пробоя межэлектродных промежутков. Исследования показали, что для гашения дуги полезно, чтобы отдельные ее участки (дуги), которые образуются благодаря применению промежуточных электродов, находились на как можно большем удалении друг от друга. При таком взаимном расположении участков дуги затруднено образование единого канала дуги при ее раздувании в процессе протекании тока, и кроме того, упрощается гашение дуги.Due to the implementation of the intermediate electrodes in the form of rings, their capacitance relative to the elongated electrode increases, and thereby enhances the effect of a cascade of operation of the arrester, i.e. its discharge voltages necessary for the breakdown of interelectrode gaps are reduced. Studies have shown that for the extinction of the arc it is useful that its individual sections (arcs), which are formed due to the use of intermediate electrodes, are located as far as possible from each other. With this mutual arrangement of the arc sections, it is difficult to form a single arc channel when it is inflated during the flow of current, and in addition, arc extinction is simplified.
Промежуточные электроды на изоляционном теле преимущественно расположены на части ее длины со стороны одного из концов изоляционного тела, а на другой части изоляционного тела (предпочтительно в средней части) размещен основной электрод. Этот основной электрод предпочтительно выполнен в виде охватывающей изоляционное тело металлической трубки или закрепленной на изоляционном теле пластины.The intermediate electrodes on the insulating body are preferably located on a part of its length on the side of one of the ends of the insulating body, and on the other part of the insulating body (preferably in the middle part) the main electrode is placed. This main electrode is preferably made in the form of a metal tube covering the insulating body or a plate fixed to the insulating body.
Площадь основного электрода преимущественно больше площади какого-либо промежуточного электрода, что обеспечивает возможность установки разрядника около защищаемого электрооборудования с относительно большим допуском, обеспечиваемым тем, что основной электрод имеет большую длину, чем промежуточный электрод. При защите электрооборудования, например линий электропередачи, разрядник соединяется с защищаемым элементом оборудования, например с проводом, непосредственно или через искровой разрядный промежуток. В связи с этим обеспечить касание провода или образование искрового промежутка более длинным основным электродом можно значительно проще и в большем диапазоне положений, чем с помощью короткого промежуточного электрода.The area of the main electrode is predominantly larger than the area of any intermediate electrode, which makes it possible to install a spark gap near the protected electrical equipment with a relatively large tolerance, provided that the main electrode has a greater length than the intermediate electrode. When protecting electrical equipment, such as power lines, the arrester is connected to the protected element of the equipment, for example with a wire, directly or through a spark discharge gap. In this regard, it is much easier to ensure that the wire touches or forms a spark gap with the longer main electrode and in a wider range of positions than with the help of a short intermediate electrode.
Защита электрооборудования от грозовых перенапряжений при использовании описанного разрядника осуществляется следующим образом. При попадании молнии в линию электропередачи происходит импульсное перекрытие ближайшего изолятора или изоляционного промежутка. После импульсного перекрытия изоляции возможно либо дальнейшее развитие электрического разряда с переходом в силовую дугу рабочего напряжения, что означает короткое замыкание линии, либо восстановление электрической прочности изоляции после протекания тока молнии через канал разряда и опору в землю и продолжение нормального режима работы линии без ее отключения.Protection of electrical equipment from lightning surges when using the described arrester is as follows. When lightning strikes the power line, a pulse closure of the nearest insulator or insulation gap occurs. After a pulse overlap of the insulation, either a further development of an electric discharge is possible with a transition to a power arc of the operating voltage, which means a short circuit of the line, or restoration of the dielectric strength after a lightning current flows through the discharge channel and support to the ground and the normal operation of the line continues without disconnecting it.
Вероятность возникновения силовой дуги главным образом зависит от номинального напряжения линии и длины пути перекрытия. При заданном номинальном напряжении вероятность установления силовой дуги приблизительно обратно пропорциональна длине перекрытия. За счет увеличения длины перекрытия возможно уменьшить вероятность возникновения дуги и, соответственно, сократить количество отключений линии.The probability of occurrence of a power arc mainly depends on the nominal line voltage and the length of the overlapping path. At a given rated voltage, the probability of a power arc being established is approximately inversely proportional to the length of the floor. By increasing the length of the overlap, it is possible to reduce the likelihood of an arc and, accordingly, reduce the number of line outages.
В связи с этим разрядник обеспечивает возможность создания достаточно длинного пути искрового перекрытия за счет использования эффекта поверхностного разряда по поверхности диэлектрика. Длина пути искрового перекрытия по поверхности импульсного грозового разрядника должна быть больше, чем длина пути искрового перекрытия защищаемого элемента линии.In this regard, the arrester provides the ability to create a sufficiently long path of sparkover by using the effect of surface discharge over the surface of the dielectric. The length of the path of the sparking over the surface of the pulse lightning arrester should be greater than the length of the path of the sparking overcoming of the protected line element.
При появлении перенапряжения на разряднике оно оказывается приложено между продолговатым электродом и основным электродом. Благодаря наличию продолговатого электрода напряженность поля вблизи основного электрода значительно возрастает. Наибольшая напряженность поля наблюдается на краю основного электрода. Из-за этого при относительно низких значениях перенапряжения в воздухе около края основного электрода формируется канал скользящего разряда, поддерживаемый емкостным током и скользящий в сторону оконцевателя. При перенапряжениях с величиной, близкой к напряжению срабатывания разрядника, канал разряда обычно формируется в одну из сторон разрядника. При значительных перенапряжениях канал разряда развивается в обе стороны, к обоим оконцевателям.When an overvoltage appears on the arrester, it is applied between the oblong electrode and the main electrode. Due to the presence of an elongated electrode, the field strength near the main electrode increases significantly. The highest field strength is observed at the edge of the main electrode. Because of this, at relatively low values of overvoltage in air, a sliding discharge channel is formed near the edge of the main electrode, supported by a capacitive current and sliding towards the terminal. During overvoltages with a value close to the operating voltage of the arrester, the discharge channel is usually formed on one side of the arrester. With significant overvoltages, the discharge channel develops in both directions, to both terminals.
Разрядные напряжения, необходимые для формирования скользящего разряда, являются достаточно низкими. Это означает, что при относительно небольшой величине импульса перенапряжения происходит перекрытие весьма длинного пути по поверхности диэлектрика (например, изоляционного тела). Параметры разрядника выбираются таким образом, чтобы его напряжение срабатывания было меньше, чем разрядное напряжение защищаемого элемента электрооборудования, а длина пути перекрытия была намного больше длины пути перекрытия защищаемого элемента. За счет такого увеличения длины перекрытия предотвращается формирование силовой дуги промышленной частоты и исключается необходимость отключения электроэнергии, передаваемой по линии электропередачи.The discharge voltages necessary for the formation of a sliding discharge are quite low. This means that with a relatively small magnitude of the overvoltage pulse, a very long path overlaps along the surface of the dielectric (for example, an insulating body). The arrester parameters are selected so that its operating voltage is less than the discharge voltage of the protected element of electrical equipment, and the length of the overlap path is much greater than the length of the overlap path of the protected element. Due to this increase in the length of the overlap, the formation of a power arc of industrial frequency is prevented and the need to turn off the electricity transmitted through the power line is eliminated.
При воздействии импульса перенапряжения на линию электропередачи (ее провод) сначала пробивается искровой разрядный промежуток между высоковольтным проводом линии электропередачи и основным электродом, а затем разряд развивается от основного электрода через промежуточные электроды (последовательно пробивая промежутки между ними) к оконцевателям и узлу крепления, соединенного с заземленным элементом линии электропередачи. Таким образом, происходит каскадное, т.е. последовательное, перекрытие промежутков между промежуточными электродами с образованием дуговых разрядов (дуг). Благодаря каскадности срабатывания разрядных промежутков обеспечивается низкое разрядное напряжение срабатывания разрядника в целом.When the overvoltage pulse acts on the power line (its wire), a spark gap is first made between the high-voltage wire of the power line and the main electrode, and then the discharge develops from the main electrode through the intermediate electrodes (sequentially punching the gaps between them) to the terminals and the attachment point connected to grounded power line element. Thus, cascading, i.e. sequential overlapping of the gaps between the intermediate electrodes with the formation of arc discharges (arcs). Due to the cascade of operation of the discharge gaps, a low discharge voltage of the operation of the arrester as a whole is ensured.
При воздействии перенапряжения на разрядник недопустим пробой изоляционного тела между промежуточными электродами (а также основным электродом) и продолговатым электродом (например, стержнем). В связи с этим пробивное напряжение изоляционного тела должно быть выше разрядного напряжения разрядника, в качестве которого может быть принято разрядное напряжение искровых промежутков по поверхности изоляционного тела.Under the action of overvoltage on the arrester, breakdown of the insulating body between the intermediate electrodes (as well as the main electrode) and the elongated electrode (for example, a rod) is unacceptable. In this regard, the breakdown voltage of the insulating body must be higher than the discharge voltage of the spark gap, which can be taken as the discharge voltage of spark gaps on the surface of the insulating body.
Промежуточные электроды могут располагаться на изоляционном теле последовательно на расстоянии друг от друга и по прямой линии. Также возможен вариант исполнения, в котором промежуточные электроды расположены на изоляционном теле по спирали (т.е. со смещением в окружном направлении друг относительно). Такое расположение дает возможность разместить на разряднике большее число промежуточных электродов, чем в варианте без смещения по окружности, и тем самым дополнительно улучшить дугогасящую способность разрядника за счет увеличения количества промежутков, на которые разбивается дуга.Intermediate electrodes can be located on the insulating body sequentially at a distance from each other and in a straight line. An embodiment is also possible in which the intermediate electrodes are arranged in a spiral fashion on the insulating body (i.e., offset relative to each other in the circumferential direction). This arrangement makes it possible to place a larger number of intermediate electrodes on the spark gap than in the case without circumferential displacement, and thereby further improve the arcing ability of the spark gap by increasing the number of gaps into which the arc is divided.
Поскольку дугогасящая и грозозащитная способность разрядника по настоящему изобретению зависит от количества разрядных промежутков, то на изоляционном теле возможно размещение мультиэлектродных и мультикамерных систем, описанных, например, в международной заявке WO 2010082861.Since the arcing and lightning protection capacity of the spark gap of the present invention depends on the number of discharge gaps, it is possible to place multi-electrode and multi-chamber systems on the insulating body, as described, for example, in international application WO 2010082861.
Возможны варианты, когда продолговатый электрод не имеет электрического соединения с узлом крепления. Например, продолговатый электрод может быть изолирован от оконцевателя, или оконцеватели изолированы от узла крепления, или же узел крепления выполнен из диэлектрика. В таких случаях наличие продолговатого электрода по прежнему будет способствовать развитию скользящего разряда, так как между продолговатым электродом и оконцевателями, или узлом крепления, или заземленными элементами защищаемого электрооборудования устанавливается емкостная связь и продолговатый электрод может приобретать (в т.ч. за счет токов утечки) потенциал, близкий к потенциалу земли или достаточный для развития скользящего разряда.Variants are possible when the elongated electrode does not have an electrical connection to the mount. For example, the elongated electrode may be isolated from the terminal, or the terminal is isolated from the mount, or the mount is made of a dielectric. In such cases, the presence of an elongated electrode will continue to contribute to the development of a sliding discharge, since a capacitive coupling is established between the oblong electrode and the terminators, or the grounded components, or the grounded elements of the protected electrical equipment (due to leakage currents) potential close to the potential of the earth or sufficient for the development of a moving discharge.
В том случае, если продолговатый электрод отсутствует, то перекрытие разрядных промежутков между промежуточными электродами и другими электродами и элементами разрядника может происходить не за счет эффекта скользящего разряда, а за счет превышения напряжения между электродами предела, при котором происходит пробой разрядного промежутка.In the event that an oblong electrode is absent, then the overlapping of the discharge gaps between the intermediate electrodes and other electrodes and the elements of the spark gap may not occur due to the sliding discharge effect, but due to excess voltage between the electrodes of the limit at which breakdown of the discharge gap occurs.
Необходимо отметить, что длинноискровой разрядник и длинномерный мультиэлектродный разрядник могут иметь различную форму: прямую, дугообразную, петлевую и т.п. В одном из вариантов они могут огибать элемент электроустановки, к которому они присоединены, на некотором расстоянии от него, как это описано в международных заявках WO 2015167359 и WO 2015167360. В таких случаях они могут помимо основной функции разрядника также выполнять роль экрана, что будет снижать вероятность развития коронных разрядов около линий электропередачи.It should be noted that the long spark arrester and the long multielectrode arrester can have various shapes: straight, arcuate, loop, etc. In one embodiment, they can bend around the electrical installation element to which they are connected at a certain distance from it, as described in international applications WO 2015167359 and WO 2015167360. In such cases, they can also act as a screen in addition to the main function of the arrester, which will reduce the likelihood of corona discharges near power lines.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140506A RU2666358C2 (en) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Power transmission line with ground wire, protected by discharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140506A RU2666358C2 (en) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Power transmission line with ground wire, protected by discharger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016140506A RU2016140506A (en) | 2018-04-16 |
| RU2666358C2 true RU2666358C2 (en) | 2018-09-07 |
Family
ID=61974585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016140506A RU2666358C2 (en) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Power transmission line with ground wire, protected by discharger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2666358C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200683U1 (en) * | 2020-08-07 | 2020-11-05 | Общество с ограниченной ответственностью "НИЛЕД" | Overhead power line traverse |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009120114A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | High-voltage insulator and a high-voltage electric power line using said insulator |
| WO2010082861A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| RU2521771C1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Insulator-arrestor and power transmission line using this insulator |
| RU2535197C1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multielectrode insulator-discharger and method of its fabrication |
-
2016
- 2016-10-14 RU RU2016140506A patent/RU2666358C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009120114A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | High-voltage insulator and a high-voltage electric power line using said insulator |
| WO2010082861A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| RU2521771C1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Insulator-arrestor and power transmission line using this insulator |
| RU2535197C1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multielectrode insulator-discharger and method of its fabrication |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200683U1 (en) * | 2020-08-07 | 2020-11-05 | Общество с ограниченной ответственностью "НИЛЕД" | Overhead power line traverse |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016140506A (en) | 2018-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0871965B1 (en) | An electric power transmission line with protection devices against lightning overvoltages | |
| MX2011007722A (en) | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester. | |
| RU2470430C1 (en) | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator | |
| KR101945144B1 (en) | Insulator for machining line | |
| RU2096882C1 (en) | Power transmission line with pulse lightning arrester | |
| RU95119890A (en) | ELECTRIC TRANSMISSION LINE WITH PULSE THUNDER DISCHARGE | |
| RU2537037C2 (en) | Current-collecting device for lightning protection of electrical equipment, and overhead transmission line equipped with such device | |
| US20160336749A1 (en) | Power transmission network | |
| US4385338A (en) | Power connector with overvoltage protection | |
| CA2338566C (en) | Creeping discharge lightning arrestor | |
| RU2666358C2 (en) | Power transmission line with ground wire, protected by discharger | |
| RU171093U1 (en) | ROOF MULTI-CAMERA DISCHARGE | |
| US20190244732A1 (en) | Component for Protecting Against Overvoltages and the Use Thereof with Two Varistors and an Arrestor in a Single Component | |
| CN105529617B (en) | A kind of leakage conductor | |
| KR100339924B1 (en) | arc-inducing type driven rod with needles | |
| RU2510651C1 (en) | Arrester with guide strips for protection of electric equipment from overvoltage at lightning and insulator of power line equipped with such arrester | |
| US2288428A (en) | Device for protecting electrical apparatus from voltage surges | |
| RU184108U1 (en) | INSULATOR WITH MULTI-CAMERA DISCHARGE AND FIXED AIR GAP | |
| RU2378725C1 (en) | High-voltage transmission line and high-voltage insulator for said line | |
| RU142989U1 (en) | HIGH VOLTAGE INSULATOR FOR HIGH VOLTAGE TRANSMISSION LINE AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION LINE | |
| RU171056U1 (en) | LOOP MULTI-ELECTRODE DISCHARGE | |
| RU2133538C1 (en) | Electric power line with gears for protection against lightning surges | |
| RU2100888C1 (en) | Power transmission line with lightning surge protective gear | |
| RU2121741C1 (en) | Surge gap spark lightning arrester for electric power line | |
| KR101088686B1 (en) | Arc discharge type needle grounding device |