ВЫСОКООМНЫЙ РЕЗИСТОР ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ Российский патент 2001 года по МПК H01C7/04 H01C1/82 H01C7/12 

Изобретение относится к области электротехники и предназначена для применения в электрических сетях напряжением 3 - 35 кВ с изолированной нейтралью.

Статистический анализ аварийных отключений в сетях 3 - 35 кВ показывает, что на долю однофазных замыканий приходится 60 - 90% отключаемых повреждений.

Для обеспечения бесперебойного электроснабжения предприятий с непрерывным режимом работы при нефтегазодобыче, выработке тепло- и электроэнергии остается актуальной проблема защиты изоляции вращающихся машин от перенапряжений, возникающих вследствие однофазных дуговых замыканий на землю.

Известно применение нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) для защиты изоляции оборудования станций и подстанций линий электропередач постоянного и переменного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений (а.с. СССР N 972604; 1192536; 1812558; H 01 C 7/12).

Применение ОПН в сетях с изолированной нейтралью при наличии длительных однофазных дуговых замыканий на землю, приводящих к многократным дуговым и феррорезонансным перенапряжениям, экономически нецелесообразно вследствие их возможного быстрого выхода из строя.

Известно применение мощных резисторов для заземления нейтрали сети среднего напряжения с целью ликвидации феррорезонансных перенапряжений (Н.Н. Беляков. Перенапряжения от заземляющих дуг в сетях с активным сопротивлением в нейтрали. Труды ВНИИЭ, 1961, вып. 11, с. 84-101).

Известные бетэловые резисторы мало пригодны для использования при длительных режимах работы без отключения, т.к. происходит изменение их резистивных параметров вследствие продолжающегося процесса формирования цементного камня при повышенной температуре, вызванной плохим теплоотводом.

Несомненным преимуществом перед бетэловым обладает проволочно-керамический резистор типа ШС, содержащий более стабильный и долговечный резистивный элемент из нихрома. Но конструктивное выполнение этого резистора также не позволяет использовать его в работе более 10 с, т.к. нихромовый элемент закреплен в керамическом корпусе посредством эпоксидного компаунда, предельная температура которого составляет ≈ 100^oC, что резко ограничивает мощность каждого элемента резистора (Л.Е.Врублевский, Ю.В.Зайцев, А.Н.Тихонов. Силовые резисторы. М.: Энергоатомиздат, 1991, 256 с.).

Известен мощный резистор с высокой удельной мощностью рассеяния (а.с. СССР N 15321980, 1989 г., H 01 C 3/00), содержащий рамочный каркас, внутри которого закреплен резистивный элемент, выполненный в виде непрерывной зигзагообразной перфорированной ленты из сплава высокого удельного сопротивления.

К недостаткам указанного резистора следует отнести необходимость использования ленты большой протяженности для создания высокоомного сопротивления, что делает резистор очень громоздким, усложняет технологию укладки длинного полотна и приводит к высокой стоимости изделии.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоомного резистора с высокой мощностью рассеяния, включаемого в сеть с изолированной нейтралью и обеспечивающего снижение перенапряжений в сети при длительных однофазных дуговых замыканиях на землю.

Поставленная задача решена путем создания высокоомного резистора, содержащего рамочный каркас с закрепленными внутри него резистивными элементами, благодаря тому, что каждый резистивный элемент выполнен из композиционного материала, спрессованного в пластину, находящуюся в металлическом корпусе; при этом пластины вертикально ориентированы и закреплены с зазором между собой на основаниях каркаса по меньшей мере в виде двух рядов и электрически последовательно связаны между собой. Величина зазора определяется уровнем допустимого пробивного напряжения и тенлоотводом.

Один из вариантов заявляемого резистора представлен на фиг. 1 (вид спереди) и фиг. 2 (вид сбоку), где
1 - рамочный каркас;
2 - резистивные элементы;
3 - изоляторы.

Резистор содержит рамочный каркас 1, внутри которого на верхнем и нижнем основаниях пластинчатые резистивные элементы 2 из композиционного материала закреплены посредством изоляторов 3.

Композиционный материал представляет собой смесь мелкодиспергированных компонентов на основе графита, окиси железа, корунда и ортофосфорной кислоты. Изменение соотношения компонентов позволяет менять сопротивление резистивного элемента.

Пластины изолированы от металлического корпуса изолирующими прокладками.

Металлический герметичный корпус снабжен устройством для выравнивания давления.

Резистор работает следующим образом. В нормальном режиме напряжение на резисторе отсутствует. При возникновении однофазного дугового замыкания на землю образуется колебательный контур, состоящий из индуктивности и емкости неповрежденных фаз, межфазных емкостей, резистора. Поскольку резистор включается в колебательный контур, он гасит паразитную энергию контура, снижая уровень перенапряжений в сети и тем самым обеспечивая возможность длительной работы в неполнофазном режиме. Энергия, выделяющаяся в резистивных элементах, приводит к их нагреванию. Конструктивное выполнение резистора в виде набора вертикально ориентированных отдельных пластин создает хороший теплоотвод от пластин в воздух за счет естественной конвекции. Это дает возможность стационарной работы резистора в неполнофазном режиме. В соответствии с правилами эксплуатации электроустановок неполнофазный режим может продолжаться до 6 часов без отключения потребителей и резистора.

Композиционный материал имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). При последовательном соединениии элементов отрицательный ТКС позволяет выравнивать выделяемые мощности в различных резистивных элементах.

Выполнение резистора из набора отдельных пластинчатых элементов дает возможность легко и быстро подобрать необходимое количество составляющих элементов для обеспечения нужного сопротивления и мощности в сетях от 3 до 35 кВ.

Повышение длительности работы в неполнофазном режиме решено путем создания высокоомного резистора, содержащего рамочный каркас с закрепленными внутри него резистивными элементами, благодаря тому, что каждый резистивный элемент выполнен из композиционного материала, спрессованного в пластину, находящуюся в металлическом корпусе; при этом пластины вертикально ориентированы и закреплены с зазором между собой на основаниях каркаса по меньшей мере в виде двух рядов и электрически последовательно связаны между собой. Изобретение позволяет создать резистор с высокой мощностью рассеивания. 2 ил.

Высокоомный резистор для заземления нейтрали, содержащий рамочный каркас, внутри которого размещены резистивные элементы в виде набора пластин, электрически последовательно связанных между собой, установленных вертикально с зазором, отличающийся тем, что каждый резистивный элемент выполнен из спрессованного в пластину композиционного материала, помещенную в металлический корпус и изолированную от него, при этом резистивные элементы закреплены на нижнем и верхнем основаниях каркаса с помощью изоляторов.