Вентильный разрядник Советский патент 1977 года по МПК H01T5/04 

1

Изобретение относится к устройствам для защиты от п рена1пряжений электропередач высокого напряжения.

Известны вентильные разрядники, содержащие основные искровые промежутки, резисторы и дополнительные (поджигающие) про-, межутки, рассчитанные на пробивное напряжение меньшее («плоть до половиздного значения), чем пробивное напряжение основных искровых промежутков, параллельно которым подключены поджигающие, вследствие чего система лскровых промежутков имеет прибивное напряжение меньщее, чем сумма пробивных напряжений основных промежутков 1. Применение поджигающих промежутков позволяет увеличить число основных искровых промежутков, приходящихся на 1 кВ пробивного напряжения разрядника, менее чем в 2 раза, тогда как в ряде случаев целесообразно значительно больщее увеличение.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является .вентильный разрядник, содержащий, по крайней .мере, два бло-, ка, выполненных каждый в виде четырехплечего моста, двумя лротиваположными шлечами которого являются резисторы, дву(мя другими плечами являются резисторы, шунтированные основными искровыми промежутка.ми, а в диагональ моста включены дополиительные искровые промежутки, шунтиро ванные

конденсатора-ми, соединенными последовательно через вершины смежных плеч моста, опирающихся на диагональ 2. Однако, вопервых, поскольку :количество дополнительных искровых промежутков велико (в 2-3 раза больше, чем основных, .или, по меньшей мере, равно количеству .основных), то при горизонтальном расположении их увеличиваются поперечные разрядника, а .при

вертикальном, если их расположить в одной колонке с основными, из-за ухудшения распределения напряжения .по изоляции разрядника увеличивается его высота. Во-вторых, восстанавливающееся на разряднике напряжение не .воздействует на дополнительные скровые промежутки, поэтому восстанавлиающаяся прочность разрядника определяется лишь основными искровыми промежутками и не повышается с введением дополтительных.

Для улучшения защитных характеристик и повышения .надежности в предлагаемом разряднике в разрыв указанных вершин включена цепочка, и.дентичиая диагонали

моста, причем отношение коэффициентов нелинейности резисторов, шунтированных и не шунтированных основными искровыми промеутками, выбрано не меньше единицы.

Дополнительные ис.кровые промежутки

унтированы резисторами, что позволяет повЫСить дугогасящую опособность разрядника.

При таком выполнении разрядника .снижается разброс его пробивных напряжений по сравнению с известными ра.зрядн1ика1ми. Кроме того, при том же .количестве дополнительных искровых промежутков, что и в прототипе, они разбиты на число групп (комплектов), почти в два раза большее, поэтому габариты разрядиика уменьшаю-пся.

На фиг. 1 дана электрическая схема описываемого разрядника с основными искровыми промежутками, включенными параллельно сопротивлениям поочередно в той и другой ветвях; на фиг. 2 - то же с основными искравыми промбжутками, включенными между этими ветвями.

Резисторы 1 и 2, выполненные с различными .коэффициент а1ми нелинейности (резистор 1 - с ПОвышенным, резистор 2 - с пониженным), об(разуют две параллельные ветви. Основные искровые промежутки 3 соединены в последовательную цепь дололнительными искровыми промежутками 4, , включенными между параллельными ветвями после каждого резистора той и другой, (ветви. Дополнительные искровые П1ромежутки шунтированы конденсаторами 5 и 6, которые передают потенциал из одной ветви в другую при пробое основных иск1равых .промежутков. Основные искровые промежутк1И могут быть включены параллельно резисторам поочередно Б той и другой ветвях (ом. ф.иг. 1) или между этими (ветвями (см. фиг. 2). Комплекты основных искровых промежутков могут иметь поджигающие промежутки, включенные по известным схемам (на чертеже не показаны).

При однородных резисторах 1 и 2 дополнительные искровые прамежутки включены междуточками равного потенциала при любом напряжении на разряднике и .пробивное напряжение раз1рядника определяется только основными И|скровыми промежутками. После каскадного пробоя их напряжение прикладывается к дополнительным нокровым промежуткам 4 .и вызывает их пробой. Так как на дополнительные искровые промежутки воздействует крутой импульс напряжения, то можно в 2-3 и более раз увеличить их количество по срашнеаию с основными, снизив их пробивное наотряжение при этих импульсах до-пробнвного напряжения разрядника неоднородной емкостной шунтировкой (емкости конденсат01ров 5 и 6 в этом случае имеют различную величину). Если в качестве дополнительных искр.овых промежутков применить токоограиичивающие промежутки, имеющие повышенное напряжение на -дуге, то можно уменьшить последовательное (рабочее) сопротивление разрядника, т. е. улучшить его защитные характеристики вгрозовом режиме. Высокое наш.ряжение на дуге позволяет также П|рименить для резисторов материал с меньшей .остью, но с более высокой

пропускной оцасобностью, т. е. повысить надежность разрядника.

При однородных резисторах 1 и 2 восстанавливающееся напряжение не воздействует

5 на дапол1нительные искровые промежутки. Для .повышения относительной восстанавливающейся прочности как в первый момент после погасания дуги, так и при восстанавливающихся напряжениях, близких к напряжению гашения, изменяют распределение напряжения по ветвям шунтирующих сопротивлений так, чтобы дополнительные искровые промежутки разгружали основные от восстанавливающегося напряжевия. Для этого .нуж5 но- резисторы 1 (.см. фиг. 1), шунтирующие основные искравые прОмежут|Ки 3, выполнить с большим, чем у резисто.ров 2, коэффициентом нелинейности с равенством /величин сопротивлений при пробивном напряжении раз0 ряднйка или напряжении гашения, либо В интервале между этими напряжениями.

Тажим образом, дополнительные искровые промежутки будут наход иться между точками равного потенциала лишь при одном значе5 НИИ приложенного к разряднику напряжения.. Если сопротивления резисторов 1 и 2 выбрать равными при напряжении срабатывания разрядника, то с ростом напряжения от нуля до этого напряжения на основные промежутки воздействует.напряжение, уменьшенное по сравнению с приложенным к разряднику на величину, |приходящую1ся на дополнителыные искровые промежутки. Следовательно такой разрядник имеет повышенную восстанавливающуюся прочность, а значит, и напряжение гащения. Кроме того, ускоренный рост напряжения на основных .искровых промежутках в области пробивных напряжений разрядни1ка снижает разброс его пробивного напряжения,

0 в тоМ числе и напряжения повторных пробоев, т. е. напряжения гашения.

Если равенство сопротивлений резисторов 1 .и 2 достигается при .напряжении гашения, то с повышением напряжения до этой точки

5 основные промежутки также разгружаются дополнительными. При дальнейшем повышении напряжения более быстрый рост напряжения .на основных искровых промежутках, чем на всем разряднике, приво.дит к снижению про.би1вного напряжения, т. е. и в этом случае происходят, относительное повышение напряжения гашения и снижение разброса пробивных напряжений и напряжения гашения.

5 Уменьшение разброса поз(воляет сократить интервал пробивным и рабочим напряжениями, что имеет особенно важное значение для разрядников, предназначенных для глубокого ограничения перенапряжений.

0 Для. разгрузки основных какровых промежутков можно применять в качестве дополнительных промежутки с пониженным напряжением на дуге, напрИ1ме|р искровые оромежутки с вращающейся дугой. 5 Равномерность расотределения напряжения

::мед ду комллектами дополнительных искровых промежутков, вклю.ченными между ветвями резисторов, задается этими резисторами. Для выравнивания напряжения .по искр01вьш, гарОМежуткам каждого «омллекта при большом количестве их целесообразно шунтировать их дополнительными резисторами, сопротивление которых должно быть достаточно .вы}со.ким, чтобы (Не искажать .расиределение напряжения по наралл-елькым ветвям реаисторов с различными коэффициентами нелинейности.

Так как при .неоднородных сопротивлениях резисторов 1 и 2 на первом, и последнем комплектах дополнительных искровых промежутков напряжение .выше, чем на остальных, эти комплекты могут быть соста1влены ,из искровых промежутков с повышенной начальной восстанавливающейся прочностью либо выполнено с повышенным пробивным напряжением при частоте, характерной для восстанавливающегося на разряднике напряжения, и пониженным неоднородной емкостной шунтировкой при высокой частоте. Напряжение на .этих комплектах мож1но снизить также соответс-ввующим подбором , «оэфф.ициента нелинейиости резисторов, шунтирующих первый в блоке и последний комплекты .основных искровых промежутков.

Отказаться от этой настройки и упростить процесс подбора характеристик разнородных резисторов 1 и 2 можгно, включив основные искровые промежутки между параллельными ветвями резисторов (см. фиг. 2) и .выполнив с .повыщенным коэффициентом нелинейности .лишь два резистора в блоке (первый в одной ветви Ипоследний в .другой), а .именно те, .которые шунтированы основными искровыми про.межутками. В этом случае после погаса..ния дуги в разряднике сопротивления резисторов 1 малы, поэтому потенциалы точек подсоединения дополнительных искр01вых промежутков в левой ветви шунтирующих резисторов повышены, а в правой понижены, и дополнительные искровые промеж.утки нагру:жены восстанавлнвающи.мся «апряжекием

(как и iB схеме на фиг. 1), разгружая основые про.Алежутки. С выравниванием величин езисторов I и 2 напряжение, прикладывается олько к основным искровьгм промежуткам, а

при дальнейшем увеличени.и напряжения поенциалы точек подсоединения искровых промежутков в левой ветви понижаются, а в правой повышаются, .и ускоренный рост напряжения на основных искровых промежутках ускоряет развитие их пробоя. Таким образом, и при двух резисторах с повышенным коэффициентом нелинейности в блоке достигается тот же эффект, чтЬ и в схеме на фиг. 1. Подбор характеристик резисторов при этом

существенно упрощается.

Формула изобретения

1.Вентильный разрядник, содержащий, по крайней мере, .два блока, выполненных каждый в виде четырех1плечего моста, двумя противоположными плечами которого являются резисторы, щунтированные основными иокровыми промежутка1ми, а в диагональ .моста

включены дополнительнь1е искровые иромежугк.и, шунтированные конденсаторами, соеди.непным.и последовательно через вершвны смежных плеч моста, опирающихся на диагональ, отличающийся тем, что, с целью

улучшения защитных характеристик и повышения надежности, в разрыв указанных верШИ1Н включена цапочка, идентичная диа1гонали «моста, .причем отношение коэффициентов нелинейности резисторов, шунтированных и

не шунтированных основными искровыми промежутками, выбрано не меньше единицы.

2.Разря.дник по п. 1, отличающ.ийся тем, что, с целью повышения дугогасящей способности, дополнительные искровые промежутки шунтированы реЗИсторами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 126175, М.Кл.2 Н 01Р 3/00, 1959. 2. Авторское свидетельство СССР № 363148, М.Кл.2 HOIT 5/04, 1971 (прототип).

. O5

D

7 Ь

(ригЛ

.2