Разрядник для защиты от перенапря-жЕНий ВыСОКВОльТНыХ элЕКТРичЕСКиХуСТАНОВОК пОСТОяННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК H01T3/00 

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для защиты от перенапряжений преобразовательных установок постоянного тока.

Для защиты установок высокого напряжения постоянного тока обычно применяются разрядники, срабатывание которых приводит к отключению защищаемой установки или ее части, так как современные разрядники с искровьоми промежутками с вращающейся дугой не в состоянии гасить сопровождающий ток, который не переходит через нуль.

Известные разрядники, содержащие последовательно включенные искровой промежуток с растягивающейся дугой и нелинейный резистор, не позволяют защищать разрядник от разрушения при протекании по нему длительного рабочего тока.

Цель изобретения - защита разрядника от разрушения при протекании по нему длительного рабочего тока,

Это достигается тем,-что искровой промежуток с растягивающейся дугой и нелинейный резис-тор шунтированы искровым промежутком с вращакядейся дугой и с последовательно образованной цепочкой включены с одной с.тороны дополнительный промежуток с вращающейся дугой, а с другой - токоограничивающий резистор,« который может быть выполнен нелинейным; параллель но токоограничивающему резистору может быть включена катушка индуктивности, выполненная либо насыщающейся, либо ненасыщающейся; последова0тельно с искровым промежутком в шунтирующей ветви может быть включен дополнительный искровой промежуток с вращающейся дугой, и точка соединения промежутков соединена с точкой

5 соединения резисторов в другой ветви линейным резистором связи.

На фиг. 1.приведена общая схема разрядника; на фиг. 2 - схема разй) рядника, в котором последовательно с искровым промежутком в шунтирующей ветви включен линейный резистор; на фиг. 3 - схема разрядника, в котором параллельно токоограничивающему

25 резистору включена катушка индуктивности; на фиг. 4 - схема разрядника, в котором параллельно токоограничивающему резистору включен дополнительный искровой промежуток с враазрядника, в котором в шунтирующей етви между искровым промежутком и очкой присоедиЕ1ения линейного резистора связи включен линейный резистор.

Предлагаемый разрядник содержит искровой промежуток 1 с растягивающей дугой, нелинейный резистор 2, включенный последовательно с искровым промежутком 1 , -искровой промежуток 3 с вращающейся дугой, включенный параллельн.о искророму промежутку 1 и ре зистору 2, искровой промежуток 4 с вращающейся дугой и резистор 5. Последовательно искровому промежутку 3 (фиг. 2) может быть включен резистор 6. Параллельно резистору 5 (фиг. 3.) 15 может быть включена катушка индуктивности 7. Параллельно резистору 5 (фиг. 4) может быть включен искровой промежуток 8.

Между точкой соединения двух ис- 20 кровых промежутков в.шунтирующей ветви (фиг. 4 и фиг. 5) и точкой соединения нелинейного эезистора 2 и токоограни- чивающего резистора 5 включен высокоомный резистор 9.«г

Предлагаемый разрядник обеспечивает защиту преобразовательной установки в двух режимах протекания тока после срабатывания разрядника: а)ко1:- да защищаемая часть преобразователя остается в работе .и ток через раз- 30 рядник определяется напряжением на защищаемой части преобразовательной установки и внутренним сопротивлени- . ем разрядника. Этот ток является сопровождающим током в таком понимании 35 как это принято для разрядников переменного тока; б) когда защищаемая часть преобразовательной установки в момент срабатывания разрядника обесточивается и через разрядник может Q протекать рабочий ток передачи Зь , величина которого практически независит от сопротивления разрядника.

В момент когда перенапряжения на защищаемой установке (части преобразовательной установки) доходят до велич:ины Up независимо от режима а или б, который последует после срабатывания разрядника, одновременно срабатывают искровые промежутки - 4 с вращающейся и с растягивающейся ду- 0 гой(фиг. 1).

; Срабатывание промежутка 3 исключ ется, так как Up Up, .

Емкость защищаемого объекта разря- г жается через нелинейный резистор 2 и .линейный резистор 5.

В течение времени разрядки емкости защищаемого объекта величина напряжения Uj на промежутке 3 составляет 0и Up 3pR.

Величина резистора 5 должна быть выбрана такой, чтобы ), т.е. ложное срабатывание промежутка 3 должно быть исключено.65

После срабатывания промежутков 4 и 1 процесс работы разрядника зависит от режима а или б и длитель- . ности перенапряжений.

В режиме а напряжение на разряднике быстро снижается до номинального значения UH . Сопровождающий ток определяется в основном неличиной нелинейного резистора 2 при тТц .

Через некоторый промежуток времени (1 мс) на промежутках с растягивающей дугой развивается обратное напряжение 1)2, , и мгновенная величина сопровождающего тока ic.постепенно уменьшается до нуля, дуга в промежутке 1 гаснет, и разрядник возвращается в нормальное состояние.

.Искровой промежуток 3 в этом случае не срабатывает, так как суммарное Псщение напряжения на промежутке 1 и на резисторе 2 Т1„. +U,. ( )

п гт/ П П С

н РЗ

в режиме бчерез разрядник течет рабочий ток передачи и на нелинейном резисторе 2 создается падение напряжения и(). Через промежуток времени ( 1 мс) на промежутках 1 с растягивающей дугой развивается обратное напряжение 1)2ц . Однако в отличие от режима а в результате этого практически не может изменяться ток через разрядник и следовательно падение напряжения на резисторе 6.

. Когда суммарное падение напряжения на резисторе 2 и искровом промежутке 1 достигает среднего разрядного напряжения промежутка 3 Пц(,) + ,-Upo, , происходит срабатывание искрового промежутка 3 и дуга от промежутка 1 и нелинейного резистора 2 перекидывается на промежуток 3 и линейный резистор 6.

Полное сопротивление на разряднике в момент перекидывания дуги может быть установлено произвольно в пределах Up+10% путем подбора величин R и tlp., . Линейные резисторы 5 и 6 и промежутки 4 и 3 должны быть расчитаны на пропускную способность, определяемую величинами J . По истечении времени срабатывает шунтирующий аппарат и обесточивает разрядник. J

Схема по фиг. 5 отличается от схемы по фиг., 1 тем, что нелинейный резистор разделен на две части (2 и 5) и вместо двух линейных резисторов применен один 6. Нелинейный резистор 5 шунтирован искровым промежутком 8 с вращающейся дугой. Высокоомный линейный резистор 9 связывает обе ветви разрядника. В этой схеме после срабатывания промежутка 3 непосредственно следует срабатывание промежутка 8 из-за падения напряжения на резисторе 9. ношение 11р|и,.сравнительно небольшое (1,3-2). Для повышения пропускной способности разрядника или исключения падения напряжения на нем может быть применена схема по фиг. 4, отличающаяся от схемы фиг. 5 тем, что в ней отсутствует линейный резистор б Схема на фиг, 3 может иметь применение в тех случаях, когда длител ность перенапряжений больше времени растягивания дуги в промежутках с растягивающейся дугой. Пропускная способность этих промежутков достаточна для пропускания заряда, связанного с перенапряжением и по- усло виям защиты допускается увеличение общей величины токоограничивающего сопротивления разрядника. Для таког разрядника степень расстройки между напряжением срабатывания промежутко 1 и 3 и величина резистора 5 должны быть увеличены по сравнению с таковыми в предыдущих схемах. Индуктивность может быть как насыщакадейся, так и ненасыдающейся, в зависимости от заданных технических требований к разряднику. В период перенапряжения наличие индуктивности 7 не оказывает сущест венного влияния на величину тока че рез разрядник и ток в основном протекает по резистору 5. Растягивание дуги в промежутке 1 в период перенапряжения не должно привести к сра батыванию промежутка 3, так как падение напряжения на резисторе 5 име соответствующую величину. Перекидывание дуги происходит только тогда, когда в разряднике устанавливается рабочий ток передачи (режим б) , который замыкается через индуктивность, и, следовательно, падение напряжения на рьзисторе 2 дополнительно возрастет на требуемую величину. Формула изобретения , 1. Разрядник для защиты от перенапряжений высоковольтных электрических установок постоянного тока, содержащий последовательно включенные искровой промежуток с растягива ющейся дугой и нелинейный резистор, отличающийся тем, что, с целью защиты разрядника от разрушения при протекании по нему длительного рабочего тока, указанные промежуток и резистор шунтированы искровым промежутком с вращающейся дугой и с последовательно образованной цепочкой включены с одной стороны дополнительный промежуток с вращающейся дугой, а с другой - токоограничивающий резистор. 2.Разрядник по п. 1, отличающийс я тем, что токоограничивающий резистор выполнен линейным, а последовательно с искровым промежутком в шунтирующей ветви включен линейный резистор. 3.Разрядник по пп. 1 и2 , отличающийс я тем, что, с целью предотвращения ложного срабатывания промежутка в шунтирующей ветви, параллельно- токоограничивающему линейному резистору включена катушка индуктивности. 4.Разрядник по пп. 1 и 3, о т личающийся тем, что катушка индуктивности выполнена насыщающейся, 5.Разрядник попп. 1 и 3, отличающийся тем, что катушка индуктивности выполнена ненасыщающейся, 6.Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что токоограничивающийся резистор выполнен нелинейньам. 7.Разрядник по пп. 1 и 6, о т личающийся, Тем, что с целью облегчения работы разрядника, последовательно с искровым промежутком в шунтирующей ветви включен дополнительный искровой промежуток с вращающейся дугой, и точка соединения промежутков соединена с точкой соединения резисторов в другой ветви линейным резистором связи, 8.Разрядник по пп. 1,6 и 7, о т - личающийс я тем, что, с целью ограничения тока, в шунтирующей ветви между первым искровым промежутком и точкой присоединения линейного резистора связи включен линейный резистор.

Фиг.1

Фиг. 2

сриг.З

«ko

LO

vU,

/u

Ф1/г.4

мЛ

I Г V

Фиг.5