Устройство защиты от перенапряжений Советский патент 1984 года по МПК H02H9/04 

00 СП

00 Изобретение относится к электротехнике, и может применяться для защиты от перенапряжений электрообо рудования высоковолБтных электричес ких сетей. Известны устройства эгициты от грозовых и коммутационных перенапря жений, включae пJe в энергосистемах между фазным проводом и землей и содержащие искровые промежутки, кот рые пробиваются при появлении на проводе опасной для изоляции электр оборудования волны.и отводят ее эне гию в 3 емлю Г1J. При срабатывании искровьах промежутков возникает короткое замыкание в сети, которое отключается газоген раторной трубкой трубчатого разрядника либо выключателем энергосистем Короткое з.амыкание в энергосисте ме не возникает, если в устройстве .защиты от перенапряжений последовательно с искровым промежутком включается нелинейный резистор. Вентиль ные раэрядникиС2 содержат искровые промежутки и нелинейные резисторы с высокой степенью нелинейности. Использование такого резистора, име щего малую величину сопротивления при возникновении волн перенапряже, НИИ и большую после их прохождения. приводит к ограничению сопровождающего тока промышленной частоты до величины, отключаемой последователь но включенными искровыми промежутками . Наиболее близок к предлагаемому устройству нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), включаемый , между фазным проводом и землей и состояний из ряда последовательно соединенных резисторов, которые имеют еще более высокую нелинейност Это позволяет получить несколько улучшенные защитные (сниженные воль амперные) характеристики устройства и отказаться от применения последовательных искровых промежутков. Вентильные разрядники в нормальном режиме работы сети изолируют резисторы от напряжения фазных проводов и тем самым защищают их от перегре. ва вследствие протекания длительного тока. В нелинейных ограничителях перенапряжений отпадает необходимос в искровых промежутках, поскольку даже без них длительный ток через резисторы, протекакнций при номиналь ном фазном напряжении, составляет миллигилперы. При этом вьвделяемая в резисторах энергия ничтожно мала и легко рассеивается в окружающей среде СЗ. Однако нелинейные резисторы ОПН имеют ограниченную пропускную способность. При длительных воздействиях напряжения рабочей частоты (или близких частот), превышающих максимальное фазное напряжение сети они могут выйти из строя вследствие протекания через резисторы длительного тока по величине выше допустимого. Поэтому количество последовательно включенных резисторов приходится выбирать исходя из возможных максимальных напряжений на ОПН. При этом ухудшаются защитные (вольтамперные) характеристики ОПН. Выбор . количества последовательно включенных резисторов по максимальному фазному напряжению может привести к повреждению устройства при воздействии повьниенного длительного напряжения. Цель изобретения - улучшение вольтамперной характеристики нелинейного ограничителя перенапряжений в нормальных режимах, что позволяет уменьшить число его повреждений в режимах длительного повышения напряжения рабочей частоты или близких частот. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве защиты от Перенапряжений, содержащем два последовательно включенных нелинейных резистора, включенных между проводом сети и землей, дополнительно включены делитель напряжения между проводом сети и землей, реле напряжения, реле времени и коммутационный аппарат, причем выход делителя напряжения присоединен к входу реле напряжения, выход .реле напряжения к входу реле времени, выход реле времени к управляющему входу коммутационного аппарата, который включен между средней точкой двух последовательно включенных резисторов и землей. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого защитного устройства на фиг. 2 - вольтамперная характеристика каждого из резисторов и полная вольтамперная характеристика обоих последовательно соединенных резисторов; на фиг. 3 полная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство защиты от перенапряжений содержит провод 1 сети высокого напряжения, основной 2 и дополнительный 3 нелинейные резисторы, делитель 4 напряжения, реле 5 напряжения, реле 6 времени и коммутационный аппарат 7. Резистор 2 рассчитан на максимальное фазное напряжение сети, например, в сети б кВ оно составляет 115% от номинального напряжения. Резистор 2 рЗссчитан на наибольшее напряжение, которое может иметь место в аварийных режимах сверх максимального фазного напряжения сети. Так, например, если в той же сети б кВ при замыкании одной из Jaa на землю на двух других фазах

наибольшее напряжение со :тавляет 180% от фазного напряжения, то резистор 3 рассчитывается на напряжение 180-115 65% от номинального фазного напряжения сети. В рабочем режиме когда напряжение на проЬоде 1 сети высокого напряжения равно номинальному либо незначительно превьаиает его (до 1,2 Уц) между проводом 1 сети и землей включен основной нелинейный резистор 2, имеющий вольтамперную характеристику 8 на фиг. 2, Такая вольтамперная характеристика обеспечивает глубокое ограничение кратковременных перенапряжений, появляющихся на проводе 1 высокого напряжения. Однако при появлении на проводе 1 длительного повышения напряжения и сверх 1,2 и происходило бы недопустимое увеличение тока, протекающего через резистор 2, что привело бы к его разрушению. Для предотвращения этого последовательно с основным нелинейным резистором 2 включен дополнительный нелинейный резистор 3, вольтамперная харктеристика которого приведена на фиг. 2 (кривая 9). На фиг. 2 приведена также суммарная вольтамперная характеристика последовательно соединенных-резисторов 2 и 3 (кривая 10). Увеличение напряхсения до (J в этом случае не вызывает увеличения тока сверх номинального.

Схема (фиг. 1) работает спедуиадим образомо

При возрастании напряжения выше 1,2 Ujj срабатывает реле 5 напряжения, запитанное от низковольтного плеча делителя 4 напряжения (либо ет вторичной обмотки трансформатора напряжения) , подключенного между проводом 1 сети высокого напряжения и .землей (фиг. 3) .

Реле 5 напряжения своими контактами 11 замыкает цепь питания обмотки

реле 6 времени. Реле времени обеспечивает выдержку времени (несколько секунд), необходимую для предотвращения ложного срабатывания устройства при кратковременных повышениях напряжения иа проводе 1, не представляющих опасности для нелинейного резистора 2. ПсЗсле срабатывания реле 6 времени его нормально разомкнутые контакты 12 включают питание

0 катушки отключения коммутационного аппарата 7, например контактора или выключателя. При этом последний размыкает свои нормально замкнуты контакты 13, и тем самым резистор 3

5 включается последовательно с резистором 2.

Таким образом, предлагаемое защитное устройство, именвдее в нормальном режиме вольамперную характерис0тику 8 (фиг. 2), позволяет обеспечить глубокое ограничение перенапряжения на защищаемом проводе, а при длительном повьаиении напряжения обычно возникающем при аварийных

5 режимах сети, предотвращает разрушение нелинейного резистора 2 в результате подключення дополнительного резистора и перехода на вольтамперную характеристику 10 (фиг. 2).

0 I I

Улучшение защитных характеристнк устройства позволяет уменьшить величины опасных газовых и внутренних перенапряжений в высоковольтных

5 электрических системах, снизить уровень изоляции силовых трансформаторов и другого электрооборудования энергосистем и удешевить их строительство.

0

Улучшенная вольтгмперная характеристика предлагаемого устройства позволяет снизить аварийность в энергосистемах.

Г

+

П

LJ

7J

УСТРОЙСТЮ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее два последовательно включенных нелинейных резистора, включенных между проводом сети и землей, отличающеес я тем, что, с целью улучшения вольтамперной характеристики этих резисторов, в устройство включены делитель напряжения между проводом сет и землей, реле, напряжения, реле времени- и коммутационный аппарат, при,чем выход делителя напряжения соединен с входом реле напряжения, выход реле напряжения - с входом реле времени, выход реле времени - с уп.равляющим входом коммутационного аппарата, который включен между средней точкой двух последовательно включенных нелинейных резисторов и землей.