Устройство для защиты от перенапряжений Советский патент 1986 года по МПК H02H9/04 

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для защиты оборудования -высоковольтных электрических сетей от перенапряжений.

Цель изобретения - улучшение защитных характеристик.

На фиг. Г изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вольт-амперные характеристики устройства в различных его состояниях и полная рабочая вольт-амперная характеристика.

Устройство содержит блоки нелинейных резисторов 1, включенные между фазным проводом сети и землей. Цепочки из последовательно соединенных полупроводникового ключа 2 и дополнительного резистора 3 включены параллельно каждому блоку за исключением последнего. В качестве нелинейных резисторов могут быть использованы наиболее распространенные сопротивления из вилита или тервита, обладающих повышенной пропускной способностью. Количество параллельных колонок в блоках нелинейных резисторов соответственно номеру блока; в первом блоке - одна колонка, во втором блоке - две и т. д.

В нормальном состоянии все полупроводниковые ключи 2 заперты (их роль могут выполнять симметричные динисторы или симметричные тиристоры в динисторном включении). Сопротивление всей цепи последовательных блоков нелинейных резисторов 1 в данном режиме выбирается исходя из условия длительно допустимого тока через нелинейные резисторы первого блока.

Незначительные по величине повышения напряжения в сети (не превышающие некоторого порогового значения Un) ограничиваются всеми блоками нелинейных резисторов 1. Цороговое напряжение соответствует наибольшему допустимому напряжению в защищаемой от перенапряжений сети. При достижении волной перенапряжения этого значения отпирается полупроводниковый ключ 2 в параллельной цепи, шунтирующей первый блок. Дополнительный резистор 3 включен последовательно с полупроводниковым ключом 2 с целью несколько ограничить ток, протекающий через полупроводниковый ключ с моментй его включения, величину которого можно регулировать, изменяя величину дополнительного резистора 3 и крутизну вольт-амперной характеристики устройства. Величина сопротивления дополнительного резистора 3 должна быть на несколько порядков меньше сопротивления соответствующего блока так, чтобы шунтирование последнего было достаточно глубоким.

В момент коммутации первого блока нелинейных резисторов устройство переходит с рабочей характеристики 4 (фиг. 2) на рабочую характеристику 5.

Увеличение числа параллельных колонок нелинейных резисторов в следующем блоке

ведет к уменьшению величины тока, приходящегося на каждую из колонок. При дальнейшем повышении напряжения и, следовательно, тока аналогично происходит шунтирование второго блока (переход с характеристики 5 на характеристику 6, фиг. 2) и т.д. Получаем-ая таким образом полная рабочая характеристика устройства (жирная кривая 4-5-6-, хотя и имеет несколько ступенчатый вид,- приближается к идеальной горизонтальной характеристике.

Регулируя значения Un для каждого полупроводникового ключа можно добиться различного наклона вольт-амперной характеристики, следовательно различного требуемого уровня ограничения перенапряжения (на характеристике фиг. 2 показан случай, когда значение Un для всех полупроводниковых ключей равны). Тем самым достигается указанная цель.

Регулирование осуществляется в предлагаемом устройстве в широких пределах тремя основными путями:

В качестве полупроводникового ключа может быть использован симметричный тиристор, работающий в динисторном включении. Уровень ограничения перенапряжения регулируется в этом случае установкой напряжения срабатывания тиристоров.

Регулирование также можно осуществлять дополнительными резисторами 3, меняя степень шунтирования соответствующего блока нелинейных резисторов, что влияет на крутизну вольт-амперной характеристики и величину общего сопротивления устройства.

Кроме того, значение перенапряжения, при котором срабатывает отдельный полурроводниковый ключ, можно регулировать варьированием общего сопротивления блока нелинейных резисторов, шунтируемого дан,ным полупроводниковым ключом.

Исполнением резисторной колонки первого блока из оксидно-цинковых дисков, обладающих более нелинейной вольт-амперной характеристикой, чем тервитовые (отношение коэффициентов нелинейностиравно от 2 до 2,8), можно улучшить рабочую характеристику в режиме грозовых перенапряжений и снизить величину тока через устройство в нормальном режиме.

На фиг. 2 изображена вольт-амперная характеристика оксидно-цинкового резистора (кривая 8) и суммарная рабочая характеристика устройства в нормальном режиме в данном исполнении (кривая 9).

При ограничении грозовых перенапря,жений, вследствие малой длительности фронта грозового импульса по сравнению с временем отпирания полупроводникового ключа (современные промышленные тиристоры имеют время отпирания tom. 1 - 10 мкс), последний не успевает шунтировать оксидно

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение защитных характеристик устройства. В нормальном режиме полупроводниковые ключи 2 заперты. Незначительные по величине напряжения ограничивают блоками нелинейных резисторов 1. При достижении волной перенапряжений пороговых значений последовательно во времени отпираются ключи 2, начиная от фазы сети. Тем самым увеличивается число параллельных колонок в блоках, что приводит к получению ступенчатой вольт-амперной характеристики, приближающейся к идеальной горизонтальной. Регулирование вольт-амперной характеристики моЖет быть осуществлено изменением степени шунтирования блоков нелинейных резисторов резисторами 3, выбором типов нелинейных резисторов Б блоке, а также выбором пороговых значений срабатывания ключей 2. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л ГС 05 сд со 00