Устройство для сигнализации пробоя изоляции конденсаторов емкостного накопителя энергии Советский патент 1980 года по МПК H02H7/16 G01R27/18 

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано при создании научно-исследовательских, испытательных и технологических установок - генераторов импульсных токов, генераторов импульсных напряжений, колебательных контуров и т.п.

Для проведения испытаний электрооборудования, электрофизических исследований и в электротехнологии широко применяют емкостные накопители энергии, позволяющие в течение короткого промежутка времени получать на нагрузке импульсы большой мощности.

11звестна схема емкостного накопителя энергии, в котором конденсаторы разбиты на группы, и в цепь разряда каждой группы включают активные или индуктивные групповые сопротивления 1.

Для повьпиения надежности защиты и безопасности эксплуатации в конденсаторных установках применяют сигнализацию пробоя изоляции конденсаторов.

Известно устройство для сигнализации про-, боя секций конденсаторов мощных конденсаторных батарей. Оно содержит импульсный трансформатор тока, полупроводниковый выпрямительный мост, накопительную емкость и счетчик пробитых секций. Датчиком пробоя изоляции конденсаторов является трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит средняя часть ошзшовки ряда конденсаторов. Устройство использует энергию переходного гфоцесса, возникающего при разряде конденсаторов ряда на пробитый 2.

10

Недостатком этого устройства сигнализации вляется ненадежность в работе и большая иразитная индуктивность ошиновки. Токи, протекающие в. ошиновке конденсаторов емкостных накопителей как в нормальном, так

ts и в аварийном режимах, часто соизмеримы, поэтому при включении датчиков сигнализации в ошиновку могут происходить ложные срабатьшания. Датчики сигнализации увеличивают паразитную индуктивность ошиновки. Кроме

за того, трансформатор тока, используемый в качестве датчика сигнализации, хорошо отбирает мощность лишь при колебательной форме тока переходного процесса, в то время как в емкостных накопителях с огранйчением аварийного тока резисторами форма тока может быт и апериодической.

Известно также устройство контроля состояния конденсаторной установки из секций мостового типа, в котором датчики пробоя включены в диагональ моста, образованного группами конденсаторюв 3.

Указанные датчики, подключенные к эквипотенциальным точкам, срабатывают при пробое конденсаторов и нарушении равновесия моста. Однако в емкостных накопителях конденсаторы не всегда могут быть включены в мостовые секции. Кроме того, напряжение на датчиках при пробое конденсатора в емкостном накопителе может быть как периодическим так и апериодическим. В этом случае надежность срабатывания электромеханических датчиков низка.

Целью изобретения является снижение веса и габаритов устройства, а также повышение его надежности в работе.

.Это достигается тем, что в предложенном устройстве для сигнапизации пробоя изоляции конденсаторов емкостного накопителя энергии с разбитыми на параллельные группы высоковольтными импульсными конденсаторами и групповыми резисторами в цепи разряда каждо группы конденсаторов, содержащем чувствительные элементы, расположенные на высокой стороне, и приемнЬш блок светового излучения на низкой CTopOiie, указанные чувствительные элементы выполнены в виде импульсных источников света 11 подсоединены между выводами соседних групп конденсаторов и групповыми защитными резисторами.

Благодаря такому включению обеспечивается высокий перепад напряжений на чувствительных элементах от нуля в нормальном режиме до величины зарядного напряжения конденсаторов в аварийном режиме, что повышает надежность устройства в работе. Поскольку чувствительные элементы сигнализации выносятся из рабочих цепей ковденсаторов накопителя уменьшается паразитная индуктивность ошиновки.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенного устройства сигнализации пробоя конденсаторов емкостного накопителя.

Емкостный накопитель, для которого предназначено устройство сигнализации, имеет разбитые на группы 1 высоковольтные конденсаторы с групповыми резисторами 2 в цепи разряда каждой группы, зарщо-тый блок 3 и управляемый разрядник 4, комтй ггарующий нагрузку 5 накопителя. Число групп конденсаторов зависит как от величины запасаемой накопителем энергии, так и от типа применяемых в нем конденсаторов. Блок сигнализации родержит чувствительные элементы - датчики

6 и приемный блок 7, расположенный на потенциале земли и связанный с ггультоы 8 управления установкой. Датчики сигнализахщи 6 включены между ссседлими группами конденсаторов I, причем выводь датчиков подсоеди иены на участках между вывода «и конденсаторов и групповыми резистс рами 2.

Работает устройство для ошгтализзцгж оле дующим .образом.

в нормальном рекшмё заряда и разряда ямкостного накопителя ючкк схемы., к которым подключены датчики сигнализации, являются эквипотенциальными, н в схе,ах .цатчйхов ток не протекает. При npofios кснденсаюре в сд

ной из групп следует гдсгрий разряд аа нзго остальных конденсаторов группы, и яотйнциал групповой шины, к которой подсоеди-:ены датчики, падает примерно до потенпдава зерлли. В то же времЕ разряд црэткх групп ксвденсаторов на повреждекнуто замедляется групповыми резисторами, и потенциал их ошиновки остается высоким. В результате датчики, включенные между поврежденной группой и соседними ; «ей неповрежденнымигруппами конденс;:тсрав, некоторое время находятся под

разностью потенциалов, приблизительно равной

зар.яд;;-5ому напряжению .конденсаторюв накопиv.vHR. Импульс тока, возникаюшлй при пробое

:;::1лядии конденсаторов в дагчиках, использу8тся для сигнализации. Сигнал датчиков воспринимается приемным блоком 7 и передается на пульт управления 8

Высокая надежность устройства для сигнализации обеспечивается благс.царя высокому

перепаду напряжений на датчиках в нормальном и аварийном режимах, так как рабочий ток не протекает через датчики при норг альной работе накопителя, устройство для сигнапиэации не увеличивает паразитной индуктивности

ОШИНОВКИ.

Датчики расположены на потендаале рядов конденсаторов и могут сигнализировать о пробое изоляции конденсаторов как при зараде накопителя, так и в режиме его разряда. Сигнализадия обладает также свойством селективности, так как срабатывают только датчики, подключенные к поврежденной группе, в то время как напряжение на остальных датчиках, включе{-шых между неповрежденными группами

конденсаторов, остается малым.

В качестве датчика сигнализаюти возможно применение цепочки последовательно соединенных резисторов и искрового промежутка, включенного параллельно одному из резистороЕ,

что позволяет обеспечить необходимую чувствительность датчика Етри любых формах волны напряжения, появляюилегося на нем в результате пробоя одного из конденсаторов. Сигналом датчика служит световое излучение искры пис