Пристрій для захисту від перенапруг і спосіб його виготовлення

1 Пристрій для захисту від перенапруг, що містить діелектричний ребристий корпус, розміщену в ньому колонку високонелініиних резисторів, верхній і нижній металеві наконечники, що мають електричний зв'язок з резисторами, діелектричні стрижні, торці яких закріплені в отворах металевих наконечників, верхню і нижню металеві шайби, розташовані між металевими наконечниками і високонелінійними резисторами, який відрізняється тим, що закріплення торців діелектричних стрижнів в отворах металевих наконечників виконано шляхом їх обтиснення при деформації металевих наконечників, нижній металевий наконечник додатково оснащений розпірними гвинтами, що фіксують нижню металеву шайбу і стискають колонку високонелініиних резисторів 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що довжина обтиснутої частини торця діелектричного стрижня вибрана із співвідношення L = (5 - 10)d, де L - довжина обтиснутої частини торця діелектричного стрижня, d - діаметр діелектричного стрижня 3 Пристрій за пп 1,2, який відрізняється тим, Винахід стосується електротехніки, зокрема, пристроїв для захисту ізоляції обладнання електричних мереж і станцій, електронного обладнання промислового і побутового призначення від атмосферних короткочасних комутаційних перенапруг, а також способів виготовлення пристроїв для захисту від перенапруг Як найближчий аналог винаходу-пристрою обрано пристрій для захисту від перенапруг, описа що корпус виконаний із трекінго-атмосферостійкої силіконової гуми 4 Спосіб виготовлення пристрою для захисту від перенапруг, що містить виготовлення діелектричного ребристого корпусу, виготовлення колонки високонелініиних резисторів, що включає у свою чергу виконання отворів у нижньому і верхньому металевих наконечниках, розміщення в них торців діелектричних стрижнів, закріплення торців, встановлення високонелініиних резисторів між стрижнями, стискування колонки резисторів, який відрізняється тим, що виготовлену колонку високонелініиних резисторів поміщають в обтискне устаткування, стискають у подовжньому напрямку ЗОВНІШНІ торці верхнього і нижнього наконечників і обтискують у радіальному напрямку бічні поверхні верхнього і нижнього наконечників розпірними гвинтами, що опираються на нижню металеву шайбу, стягують колонку резисторів між металевими наконечниками, покривають колонку високонелініиних резисторів рідкою силіконовою ґрунтовкою, підсушують і поміщають у ливарну прес-форму, при заповненні якої під тиском еластомером утворюють монолітний діелектричний ребристий корпус, який далі вулканізують 5 Спосіб за п 4, який відрізняється тим, що як еластомер використовують силіконову трекінгоатмосферостійку гуму 6 Спосіб за пп 4, 5, який відрізняється тим, що перед заповненням ливарної прес-форми ЗОВНІШНІ торці верхнього і нижнього наконечників фіксують у подовжньому напрямку ний у патенті Російської Федерації «Устройство для защиты от перенапряжений» № 2074428С1, МПК Н01С7/12, Н01Т1/16, 1997 р , що складається з колонки високонелініиних резисторів, розміщених у попередньо виготовленому діелектричному ребристому корпусі з верхнім і нижнім металевими наконечниками на кінцях корпуса, електричним зв'язком зв'язаними зі згаданими резисторами, не менш двох діелектричних стрижнів, що скріплюють 00 ю 54789 колонку резисторів і розташованих симетрично щодо осі колонки резисторів, причому торці стрижнів закріплені в отворах металевих наконечників, клейового шару для скріплення діелектричних стрижнів з металевими наконечниками, верхньої і нижньої металевих шайб, розташованих між металевими наконечниками і високонелінійними резисторами, пружини, що стискає колонку резисторів, зазору між колонкою резисторів і корпусом величиною не менш 4мм, заповненого рідкою полімерною композицією з наповнювачем - евкриптитовим ситалом і порошком матеріалу оксидноцинкового резистора Скріплення колонки резисторів пружиною, встановленою у верхньому металевому наконечнику, діелектричними стрижнями, закріпленими торцевими частинами в металевих наконечниках, виключає зсув резисторів відносно один одного, забезпечуючи механічну МІЦНІСТЬ колонки Механічна МІЦНІСТЬ скріплення на розтягання забезпечується адгезійною і когезійною МІЦНІСТЮ клейового шару Корпус може бути виконаний єдиним блоком із трекінго- і атмосферостійкого кремнійорганічного каучуку Технічним результатом винаходу-пристрою є підвищення надійності, спрощення конструкції, зниження матеріалоємності, підвищення механічної МІЦНОСТІ Причинами, що перешкоджають досягненню технічного результату при використанні найближчого аналога винаходу-пристрою, особливо в пристроях для захисту від перенапруг у ЛІНІЯХ ВИСОКИХ класів напруг, наприклад, 110кВ і вище, є такі його недоліки Наявність зазору між діелектричним корпусом і колонкою резисторів, заповненого полімерною композицією, знижує теплопровідність і внутрішню електричну МІЦНІСТЬ пристрою, як при електротепловій, так і при електричній формі пробою, заповнення зазору рідкою полімерною композицією з високим вмістом сипучих теплопровідних наповнювачів не гарантує виключення в зазорі порожнин, особливо в пристроях значної довжини При перенапругах і спрацьовуванні обмежувачів у порожнинах можуть виникати часткові розряди, що руйнують матеріал пристрою Шар полімерної композиції при будь-якім наповненні здійснює додатковий тепловий опір, знижує рівень теплової стабільності пристрою і його пропускну здатність У найближчого аналога винаходу-пристрою ступінь стиску резисторів, створюваний пружиною, є недостатнім для забезпечення надійності і СТІЙКОСТІ самого пристрою до крутячих і згинаючих моментів, особливо при виконанні корпуса з еластичного трекінго- і атмосферостійкого кремнійорганічного каучуку Клейові з'єднання діелектричних стрижнів з металевими наконечниками не можуть забезпечити високу механічну МІЦНІСТЬ при навантаженнях, що розтягують Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками винаходу-пристрою, є наявність у пристрої для захисту від перенапруг діелектричного ребристого корпуса, розміщеної в ньому колонки високонелінійних резисторів, верхнього і нижнього металевих наконечників, що мають електричний зв'язок з резисторами, діелектричних стрижнів, торці яких закріплені в отворах металевих наконечників, верхньої і нижньої мета левих шайб, розташованих між металевими наконечниками і високонелінійними резисторами Технічною задачею винаходу-пристрою є удосконалення пристрою для захисту від перенапруг, у якому за рахунок виключення зазору між колонкою резисторів і діелектричним ребристим корпусом, зміни кріплення торців стрижнів і посиленого стиску колонки резисторів металевими шайбами за допомогою розпірних гвинтів, буде досягнутий технічний результат Поставлена задача вирішена тим, що в пристрої для захисту від перенапруг, що включає діелектричний ребристий корпус, розміщену в ньому колонку високонелінійних резисторів, верхній і нижній металеві наконечники, що мають електричний зв'язок з резисторами, діелектричні стрижні, торці яких закріплені в отворах металевих наконечників, верхню і нижню металеві шайби, розташовані між металевими наконечниками і високонелінійними резисторами, згідно винаходу, закріплення торців діелектричних стрижнів в отворах металевих наконечників виконано за рахунок їхнього обтиснення при деформації металевих наконечників, нижній металевий наконечник додатково постачений розпірними гвинтами, що фіксують нижню металеву шайбу і стискають колонку високонелінійних резисторів Згідно винаходу, довжина обтиснутої частини торця діелектричного стрижня обрана зі співвідношення І_= (5-10)d, де L -довжина обтиснутої частини торця діелектричного стрижня, d - діаметр діелектричного стрижня Згідно винаходу, корпус виконаний із трекінгоатмосферостійкої силіконової гуми Між сукупністю суттєвих ознак і досягнутим технічним результатом винаходу-пристрою існує такий причинно-наслідковий зв'язок Закріплення торців діелектричних стрижнів в отворах металевих наконечників, виконане за рахунок їхнього обтиснення при деформації металевих наконечників, дозволяє забезпечити підвищення механічної МІЦНОСТІ при навантаженнях, що розтягують Розпірні гвинти, якими додатково постачений нижній металевий наконечник, що фіксують нижню металеву шайбу і стискають колонку високонелінійних резисторів, дозволяють забезпечити щільний контакт між торцями високонелінійних резисторів, що у свою чергу дозволяє підвищити електричну надійність пристрою при перенапругах і механічну МІЦНІСТЬ пристрою при навантаженнях, що є крутячими, згинаючими і такими, що розтягують Виконання довжини обтиснутої частини торця діелектричного стрижня зі співвідношення І_= (5-10)d, де L - довжина обтиснутої частини торця діелектричного стрижня, d - діаметр діелектричного стрижня, забезпечує при економії матеріалу достатню МІЦНІСТЬ з'єднання У винаході-пристрої в порівнянні з найближчим аналогом поліпшено процес відводу тепла від колонки резисторів за рахунок виключення зазорів, заповнених еластичною полімерною теплопровідною композицією, що дозволяє підвищити надійність пристрою Крім того, пропонований пристрій 54789 має більш просту конструкцію і меншу матеріалоємність за рахунок виключення пружини, що стискає колонку резисторів, і матеріалу, що заповнює зазори Як найближчий аналог винаходу-способу обрано спосіб виготовлення пристрою для захисту від перенапруг, викладений в описі винаходу «Устройство для защиты от перенапряжений» за патентом Російської Федерації № 2074428 С1, МПК Н01С7/12, Н01Т1/16, 1997, згідно якого в прес-формі попередньо відливають із кремнійорганічного каучуку марки К-69 або «СИЛАТЕКС» діелектричний ребристий корпус Прес-форму попередньо нагрівають до 120°С, потім заповнюють під тиском каучуком і проводять попередню вулканізацію протягом 3-5 хв Остаточну вулканізацію корпуса проводять у термостаті при 180-220°С протягом 5-8 годин поза формою Склопластикові стрижні закріплюють у нижньому металевому (виконаному з дюралю) наконечнику за допомогою епоксидної смоли Між стрижнями поміщають оксидноцинкові резистори, підтискають їх за допомогою пружини, встановленої у верхньому металевому наконечнику з зусиллям Потім утворену колонку резисторів за лакофарбовою технологією покривають складом на основі кремнійорганічного каучуку СКТН-А Склопластикові стрижні також закріплюють в отворах верхнього металевого наконечника за допомогою епоксидної смоли Вставляють скріплені в такий спосіб резистори в діелектричний ребристий корпус із трекінго- і атмосферостійкого кремнійорганічного каучуку Зазор заповнюють еластичною рідкою полімерною теплопровідною композицією, що містить евкриптитовий ситал і порошок оксидноцинкового резистора, встановлюють на КІНЦІ корпуса захисні ТОНКОСТІННІ металеві наконечники і підтискають за допомогою кріпильних гвинтів у присутності герметизуючого складу марки КЛТ-ЗОМ Технічним результатом винаходу - способу є зниження трудо- та енерговитрат, витрат часу, підвищення технологічності виготовлення, підвищення МІЦНОСТІ пристрою за рахунок МОНОЛІТНОСТІ, підвищення надійності пристрою за рахунок підвищеної теплопередачі від колонки резисторів і електричної МІЦНОСТІ границі між корпусом і колонкою резисторів Причинами, що перешкоджають досягненню технічного результату, при використанні найближчого аналога винаходу-способу є значні витрати праці, часу й енергії на виготовлення пристрою, обумовлені великою КІЛЬКІСТЮ технологічних операцій виготовлення корпуса, зборка колонки високонелініиних резисторів, розміщення їх у корпусі, заповнення зазору еластичною полімерною теплопровідною композицією Значна енергоємність способу обумовлена високотемпературною двохстадійною вулканізацією кремнійорганічного каучуку Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками винаходу-способу, є наявність у способі виготовлення пристрою для захисту від перенапруг виготовлення діелектричного ребристого корпуса, виготовлення колонки високонелініиних резисторів, що включає виконання отворів у нижньому і верхньому металевих нако нечниках, розміщення в них торців діелектричних стрижнів, закріплення торців, встановлення високонелініиних резисторів між стрижнями, стискування колонки резисторів Технічною задачею винаходу-способу є удосконалення способу виготовлення пристрою для захисту від перенапруг, у якому за рахунок формування монолітного корпуса литтям під тиском безпосередньо на колонці високонелініиних резисторів без зазору і полімерного шару між ними, буде досягнутий технічний результат Поставлена задача винаходу - способу вирішується тим, що в способі виготовлення пристрою для захисту від перенапруг, який містить виготовлення діелектричного ребристого корпуса, виготовлення колонки високонелініиних резисторів, що включає у свою чергу виконання отворів у нижньому і верхньому металевих наконечниках, розміщення в них торців діелектричних стрижнів, закріплення торців, встановлення високонелініиних резисторів між стрижнями, стискування колонки резисторів, згідно винаходу, виготовлену колонку високонелініиних резисторів поміщають в обжимне устаткування, стискають у подовжньому напрямку ЗОВНІШНІ торці верхнього і нижнього наконечників і обжимають у радіальному напрямку бічні поверхні верхнього і нижнього наконечників, розпірними гвинтами, що вперті в нижню металеву шайбу, стягають колонку резисторів між металевими наконечниками, покривають колонку високонелініиних резисторів рідкою силіконовою ґрунтовкою, підсушують і поміщають у ливарну прес-форму, при заповненні якої під тиском еластомером утворюють монолітний діелектричний ребристий корпус, який далі вулканізують Згідно винаходу, за еластомер використовують силіконову трекінго-атмосферостійку гуму Згідно винаходу, перед заповненням ливарної прес-форми ЗОВНІШНІ торці верхнього і нижнього наконечників фіксують у подовжньому напрямку Між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом, що досягається, винаходу - способу існує такий причинно-наслідковий зв'язок Формування монолітного діелектричного ребристого корпуса безпосередньо на колонці резисторів литтям еластомеру, наприклад, силіконової трекінгоатмосферостійкої гуми під тиском дозволяє виготовити монолітний пристрій без зазорів і без заповнення їх полімерною композицією, що підвищить надійність пристрою за рахунок збільшення теплопровідності від колонки резисторів і збільшення електричної МІЦНОСТІ границі між корпусом і колонкою резисторів Формування корпуса безпосередньо на колонці резисторів литтям під тиском дозволяє знизити трудо- та енерговитрати, витрати часу, підвищити технологічність виготовлення пристрою Стискування у подовжньому напрямку ЗОВНІШНІХ торців верхнього і нижнього наконечників і обтиснення в радіальному напрямку бічних поверхонь верхнього і нижнього наконечників колонки високонелініиних резисторів в обтискному устаткуванні дозволяє підвищити механічну МІЦНІСТЬ пристрою Стягування розпірними гвинтами, що упираються в нижню металеву шайбу, колонки резисторів між металевими наконечниками дозво 54789 8 шайбу 5, на яку укладають високонелінійні резистори 6, а потім верхню металеву шайбу 4 На ВІЛЬНІ (верхні) торці 9 діелектричних стрижнів 3 ВІДПОВІДНИМИ отворами встановлюють верхній металевий наконечник 1 Зібрану в такий спосіб колонку високонелінійних резисторів 6 поміщають в обтискне устаткування (див фіг 2), де під дією подовжньої сили Рпод, прикладеної до торцевих частин металевих наконечників 1 і 2, і радіальної сили Ррад, прикладеної до бічних поверхонь верхнього 1 і нижнього 2 наконечників, відбувається скріплення діелектричних стрижнів 3 з цими наконечниками 1 і 2 за рахунок обтиснення при деформації Подовжня сила РПОд складає 2-4МПа, а радіальна сила Ррад складає (0,6-0,95)є, де є границя пружної деформації склопластикових діелектричних стрижнів 3 Потім розпірними гвинтами 7 стягують колонку високонелінійних резисторів 6, забезпечивши стискальне зусилля 3-7МПа Зібрану в такий спосіб колонку високонелінійних резисторів 6 з діелектричними стрижнями 3 покривають рідкою силіконовою ґрунтовкою, підсушують, поміщають у ливарну прес-форму, у яку під тиском подають еластомер, наприклад, силіконову трекінго-атмосферостійку гуму і вулканізують при температурі 100-170°С протягом 5-15 хвилин Перед заповненням ливарної прес-форми ЗОВНІШНІ торці верхнього 1 і нижнього 2 наконечників фіксують у подовжньому напрямку ляє підвищити СТІЙКІСТЬ ДО крутячих, згинаючих моментів та таких, що розтягують зусиль, які виникають при експлуатації, а додаткова фіксація торців колонки резисторів у ливарній прес-формі дозволить забезпечити заповнення форми гумовою масою без зсуву резисторів у колонці і розриву стрижнів гумовою масою, що ущільнюється під тиском Наявність покриття рідкою силіконовою ґрунтовкою з наступним підсушуванням забезпечить прилипання колонки високонелінійних резисторів до корпуса Винаходи ілюструються графічним матеріалом, де на фіг 1 показана половина виду і половина розрізу пристрою для захисту від перенапруг, на фіг 2 - схема прикладення зусиль при фіксації й обтисненні колонки високонелінійних резисторів Пристрій для захисту від перенапруг містить верхній металевий наконечник 1, нижній металевий наконечник 2, діелектричні стрижні 3, виконані зі склопластикових стрижнів круглого профілю, верхню і нижню металеві шайби 4 і 5, високонеліНІЙНІ резистори 6, зібрані у колонку, розпірні гвинти 7, розташовані, наприклад, по колу, ребристий корпус 8 Обтиснута частина торця 9 діелектричного стрижня 3 обрана зі співвідношення І_= (5-10)d, де L - довжина обтиснутої частини торця 9 діелектричного стрижня З, d - діаметр діелектричного стрижня З Кріпильні гвинти 10 служать для приєднання до електричних мереж Пристрій для захисту від перенапруг виготовляють у такий спосіб У верхньому 1 і нижньому металевому наконечнику 2 виконують отвори під торці 9 діелектричних стрижнів З У нижньому металевому наконечнику 2 виконують також різьбові отвори під розпірні гвинти 7 У ВІДПОВІДНІ отвори нижнього металевого наконечника 2 вставляють попередньо оброблені для одержання шорсткуватої поверхні торці 9 (нижні) діелектричних стрижнів З На наконечник 2 укладають нижню металеву Пристрій працює таким чином Під дією грозових або комутаційних імпульсів перенапружень на пристрій, підключений до електричної мережі, висонелінійні резистори колонки резисторів 6 переходять до високо провідного стану, пропускаючи крізь себе імпульси струму Енергія, яку поглинають резистори, відбирається від мережі, що дозволяє понизити перенапруги у мережі до безпечного для електрообладнання рівня Після пониження рівня напруги резистори повертаються до високоомного стану Фіг.1 54789 9 Град ' 6\ \ /5 9 1 4 / у Л :„и^ и... і іи 10 / \ Г 1 \ \X И под рад ФІГ.2 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24