Вентильный разрядник Советский патент 1979 года по МПК H01T5/00 

(54) ВЕНТИЛБНЫЙ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к электротехнике, устройствам для защиты от перенапряжений электропередач высокого напряжения В электропередачах высших классов напряжений большой экономический эффект дает глубокое ограничение перенапряжений. Однако снижению пробивных напряжений разрядников, защищающих электропередачу, препятствует ухудшение при этом их дугогащения. Известны вентильные разрядники, в которых с целью Г1овь1щения дугогащения последовательно с разрядником включается высоковольтный выключатель или взрывное предохраняющее устройство, которые и выполняют дугогасящие функции 1 и 2. Известны также вентильные разрядники, в которых часть искровых промежутков разрядника шунтирована плавким предохранителем, защищающим разрядник от разрушения при отказе им погасить дугу; либо управляемым коммутирующим устройством: размыкателем 3 и 4. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является вентильный разрядник, содержащий последовательно соединенные нелинейные токоограничивающие. разисторы и шунтированные резисторами дугогасительные искровые промежутки, параллельно части которых подключены через коммутационные аппараты дополнительные шунтирующие резисторы, причем коммутационные аппараты снабжены блоком управления 5. Указанные коммутаторы позволяют изменять распределение напряжения по искровым промежуткам, в частности для повышения напряжения гашения, производят выравнивание распределения напряжения по искровым промежуткам. При этом замыкание и размыкание коммутационного аппарата выполняется внешним управлением от постороннего источника энергии. Цель изобретения - обеспечение кратковременного повышения дугвгасящей способности без использования оперативного источника питания. Для этого в известном вентильном разряднике, содержащем последовательно соединенные нелинейные токоограничивающие резисторы и шунтированные резисторами дугогасительные искровые промежутки, параллельно части которых подключены через коммутационные аппараты дополнительные .. - -, , Jftrf шунтирующие резисторы, причем коммутационные аппараты снабжены блоком управления, согласно данному изобретению, коммутационные аппараты выполнены в виде управляемых вентильных блоков, а блок уп-. равления выполнен в виде датчика тока, включенного в последовательную цепь искро вых промежутков и токоограничивающих резисторов, и накопителя энергии, вход которого подключен параллельно указанному датчику тока, а выход - к управляюш. вентильным блокам. Кроме того, с целью повышения эффективности демпфирования переходного процесса в сети, блок управления снабжен элементом задержки выдачи управляющего сиг- j нала. .- , В этом случае вентили открываются после появления тока срабатывания . разрядника, а после окончательного обрыва тока удерживаются в открытом состоянии 0,01-0,03 с. до затухания 20 восстанавливающегося на разряднике нап-- ,KV ряжени д. Накопительможет быть снаб-, ., жен блоком задержки выдачи управляюще- ., . го сигнала на вентильные блоки. Наличие накопителя позволяет обеспечить автоном-, . --ность всего процесса кратковременного .по-.. вышения напряжения гашения с использованием энергии тока срабатывания разрядника, а блока задержки - увеличить число срабатываний разрядника до такой величины, при которой достаточно эфф|ективнр демп-30 фируется переходной процесс в сетй. На чертеже изображен вентильный разрядник с управляемыми разрядными харак теристиками, принципиальная схема. Вентильный разрядник содержит токоог раничивающие резисторы I, дугогасительные искровые промежутки 2 (они могут быть снабжены поджигающими промежутками, вклйчённымйпо изв естньщ схеййм; на чертеже не показаны, шунтированные резисторами 3 с активными сопротивлениями или резисторами и конденсаторами, причем часть дугогасительных искровых промежутков, 73п 5ёДёйя е Мая урШ1№Ш ПОвыЩёЯйя наг ря жения гашения, имеет повышенную величину сопротивлений шунтирующих резисторов, на чертеже обозначёно Двумя последовательны- 45 ми резисторами 3, и эта часть , промежутков (или элементов разрядника, содержа Щйх указанные искровые промежутки и токоограничивающие резисторы, зашунтирована через дополнительные резисторы 4 и управляемыми вентилями 5, снабженными бло- 0 ком 6 управления, выполненным в виде датчика 7 тока (резистора), включенного .,„, в последовательную разрядную цепь и на КШйтеля Энергии, Ёход которого подключен к датчику 7 тока, а выход к управляемым вентилям 5. Начертеже по.казанаодна из вМШЖНЫХ схем накопителя энергии, напрймер, в виде разделительного трансформа тора, первичная обмотка 8 которого включе661668 на параллельно датчику 7 тока, а к секционированной вторичной 9 - подключены неуправляемые вентили 10 (например, полупроводниковые диоды) , накопительные конденсаторы 11, шунтированные разрядными резисторами 12. Блок 13 задержки может быть выполнен в виде включенных в цепь первичной обмотки 8 трансформатора нормально разомкнутых контактов 14 электромагнитного устройства 15, питаемого током разрядника непосредственно или через трансформатор тока. , Мощность накопителя ограничена такой величиной, чтобы, с учетом параметров цепи. расходующей запасенную энергию, накопи-гель энергии поддерживал вентили в открытом состоянии до затухания восстанавли, вающегося после обрыва тока разрядником напряжения. Легко рассчитать для такого разрядника, что увеличением в 1,33 раза против обычного величины сопро тивлений шунтирующих -pe3HCTOpoB у 20°/о искровых промежутков, можно снизить на 20% пробивное напряже:ние разрядника. Если зашунтировать эти промежутки вентилями через дополнительные резисторы, величина которых в 4,03 раза больше тех шунтирующих сопротивлений, параллельно которым они подключены, напряжение гашения повысится на 25%. . Не трудно выполнить блок задержки 13 на управляемых .от тока срабатывания разрядника вентилях. На чертеже изображены управляемые вентили, образующие две последовательные секции. При большом числе секций целесообразно применить несколько накопителей, каждый из которых обслуживает одну секцию (или группу секций) и питается от своего датчика тока (резистора 7). В этом случае можно снизить требования к изоляции вторичных цепей от первичных, использовав резисторы 7 на потенциале, близком к потенциалу соответствующей вентильной секции. Нормально управляемые вентили 5 заперты, резисторы 4 от разрядника отключены и пробивное напряжение определяется искровыми промежутками зашунтированной части разрядника, имеющими Повышенное значение сопротивлений шунтирующих резис торов. После срабатывания разрядника при отсутствии задержки управляющего импульсападение напряжения на резисторе 7 заря ggj накопительные конденсаторы 11. Выходные цепи накопителя подключены к управляющим электродам вентилей 5, вентили открываются и подключают дополнительные резисторы 4 к разряднику, выравнивая распределение воостанавливающегося напряжения по его искровым промежуткам и повыщая тем самым напряжение гащения. В большинстве случаев достаточно на один полупериодпромышленной частоты на 10- повысить напряжение гашения, чтобы разрядник больше не пробивался. В этом случае сопротивление разрядного резистора 12 должно быть подобрано таким, чтобы при воздействии на этот вентиль в прямом направлении очередного полупериода напряжения конденсатор 11 разрядился, вентили закрылись, и разрядник вернулся в исходное положение. При необходимости подбором параметров резистора 12 и конденсатора 11 можно добиться увеличения интервала времени, в течение которого напряжение гашения сохраняется повышенным, до величины, при которой переходный процесс в сети затухает до допустимой величины. Если представляется целесообразным в некоторых случаях увеличить число срабатываний разрядника до двух и более, с целью повышения эффективности демпфирования переходного процесса в сети, накопитель можно выполнить с блоком задержки 13 выдачи управляющего сигнала на управляемые вентили. При выполнении блока задержки в виде электромагнитного устройства цепь накопителя замыкается контактами 14 с задержкой на время срабатывания электро магнитного устройства. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить автономное управление всем процессом кратковременного повышения напряжения гашения разрядника, а именно: обеспечение необходимой для эффективного демпфирования переходного процесса в сети задержки в повышении напряжения гашения, непосредственное повышение напряжения гашения, обеспечение при повышенном напряжении гашения выдерж: ки времени, достаточной для затухания переходного процесса в сети, и понижение нап-. ряжения гашения до норма,1ьного Формула изобретения 1. Вентильный разрядник, содержащий последовательно соединенные нелинейные токоограничивающие резисторы и шунтированные резисторами дугогасительные искровые промежутки, параллельно части которых подключены через коммутационные аппараты дополнительные шунтируюш,ие резисторы, причем коммутационные аппараты снабжены блоком управления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения кратковремённого повышения дугогасящей способностд без использования оперативного источника питания, коммутационные аппараты выполнены в виде управляемых вентилей, а блок управления выполнен в виде датчика тока, включенного в последовательную цепь искровых промежутков и токоограничивающих резисторов, и накопителя энергии, вход которого подключен параллельно указанно.му датчику тока, а выход - к управляемым вентилям. 2. Вентильный разрядник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекти1вности демпфирования переходного процесса в сети, блок управления снабжен элементом задержки выдачи управляющего сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Швейцарии № 538767, кл. Н 01 Т 1/02, 1973. 2. Патент США № 3400301, кл. 317-71, 1968. . 3. Авторское свидетельство СССР №, 120577, КЛ.2 Н 02 Н 9/06, 1958. 4.Авторское свидетельство СССР № 534819, КЛ.2 Н 01 Т 1/14, 1964. 5.Авторское свидетельство СССР № 521624, кл.2 Н.01 Т 3/00, 1972.