Устройство для защиты от коммутационных перенапряжений Советский патент 1980 года по МПК H02H9/06 H01T5/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИИ

1

Изобретение относится к устройствам для защиты от перенапряжений электропередач высокого напряжения.

Известны устройства для ограничения коммутационных перенапряжений, содержащие подключенные к защищаемому объекту непосредственно, без последовательных искровых промежутков, высоконелинейные резисторы, соединенные последовательно. Часть указанных резисторов может щунтироваться блоками искровых промежутков 1.

Такие устройства не обеспечивают управление защитных характеристик в зависимости, например, от вида коммутации.

Наиболее близким из известных технических рещений к предлагаемому изобретению является устройство для защиты от комл1утационных перенапряжений, содержащее подключенные между защищаемым объектом и землей последовательно соединенные нелинейные резисторы, параллельно части которых подключены пары последовательно включенных блоков искровых промежутков, параллельно одному из которых в каждой паре подключена цепочка из последовательно соединенных коммутатора и дополнительного резистора 2.

Управление коммутирующими элементами, изменяющими распределение напряжения по искровым промежуткам каждой пары блоков, позволяет в заданный момент шунтировать часть нелинейных резисторов пробившимися искровыми промежутками, т.е получить по крайней мере два разных уровня защитных характеристик.

Блоки искровых промежутков шунтированы резисторами в данном устройстве, которые необходимы для выравнивания распределения по искровым промежуткам при

отключенных коммутирующих элементах и обеспечения неравномерного распределения при включенных коммутирующих элементах. В случае применения данной схемы к высоконелинейным резисторам, выполнен5 иым на основе окиси цинка, имеющим при рабочем напряжении незначительную, преимущественно емкостную проводимость, наличие щунтирующих резисторов приводит к нежелательному, снижающему надежность

2Q работы устройства, перераспределению рабочего напряжения по шунтированным и не шунтированным искровыми промежутками высоконелинейным резисторам. Увеличение же величины сопротивления щунтирующих резисторов с целью уменьшения его влияния на распределение напряжения по высоконелинейным резисторам ухудшает распределение напряжения по искровым промежуткам при рабочем напряжении, при котором (при фазовом напряжении и даже ниже фазового, в частности, при ограничении перенапряжений в коммутации отключения короткого замыкания) необходимо переключать зашитные характеристики. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение устройства путем обеспечения равномерного распределения рабочего напряжения по высоконелинейным резисторам и по искровым промежуткам без применения специальных шуптируюш,их резисторов. Это достигается тем, что из.вестное устройство для зашиты от коммутационных перенапряжений, содержащее подключенные между защищаемым объектом и землей последовательно соединенные высоконелинейные резисторы, параллельно части которых подключены пары последовательно вклю ченных блоков искровых промежутков, параллельно одному из которых в каждой паре подключена цепочка из последовательно соединенных коммутирующего элемента и дополнительного резистора, снабжено вспомогательными резисторами по числу пар блоков искровых промежутков, высоконелинейные резисторы, шунтированные парами блоков искровых промежутков, выполнены каждый в виде двух последовательно включенных элементов, общая точка которых подключена к одному из выводов соответствующего вспомогательного резистора, который подключен вторым выводом к общей точке коммутатора и дополнительного резистора соответствующей цепочки, причем отношение сопротивлений элементов высоконелинейных резисторов выбрано пропорциональным отношению пробивных напряжений блоков искровых промежутков, подключенных к этим элементам резисторов. Такая схема позволяет отказаться от шунтирующих искровых промежутков резисторов и тем самым упростить устройство (число дополнительных резисторов в два раза меньше необходимого числа шунтирующих резисторов, выполненных на то же напряжение). При этом сохраняется как возможность управления пробивным напряжением, так и обеспечиваемая непосредственно высоконелинейными резисторами равномерность распределения напряжения по блокам искрОБЫх промежутков до срабатывания коммутирующих элементов и по не шунтированным ими блокам после срабатывания, что обуславливает высокую надежность работы искровых промежутков. Так как шунтирующее воздействие на высоконелинейные резисторы отсутствует, улучшается распределение рабочего напряжения по этим резисторам и, следовательно, повышается надежность устройства при напряжениях, когда проводимость резисторов мала. На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно соединенные высоконелинейные резисторы 1, блоки 2 искровых промежутков, попарно подключенные параллельно части высоконелинейных резисторов 1. Один из блоков 2 искровых промежутков каждой пары шунтирован коммутирующим элементом 3 через токоограничивающий дополнительный резистор 4. При этом общая точка коммутирующего элемента 3 дополнительного резистора 4 через вспомогательный резистор 5 соединена с высоконелинейными резисторами 1 в точке, делящей щунтированные каждой парой высоконелинейные резисторы 1 на два элемента, сопротивления которых пропорцио нальны отношению пробивных напряжений, подключенных параллельно эти.м элементам искровых промежутков 2 (например, если пробивные напряжения шунтированных и не щунтированных коммутирующим элементом 3 блоков 2 искровых промежутков равны, то должны быть равны сопротивления элементов резисторов 1, шунтированных ука занными искровыми промежутками). В нормальном состоянии коммутирующий элемент 3 (в качестве которого могут быть применены вентильные элементы или коммутаторы с механическим замыканием) разомкнут, распределение напряжения по блокам искровых промежутков, определяемое элементами резисторов 1, будет равномерным, и пробивное напряжение всей ветви блоков искровых промежутков равно су.мме пробивных напряжений блоков 2 искровых промежутков. Сопротивление вспомогательного резистора 5 выбрано значительно большим, а сопротивление дополнительно резистора 4 значительно меньши.м сопротивления резистора 1. Поэтому при замыкании коммутирующего элемента, когда он через дополнительный резистор 4 шунтирует один из блоков 2 искровых промежутков каждой пары, на другой блок воздействует напряжение, приходяшееся на два элемента резисторов 1, следовательно, пробой этих блоков, а затем и шунтированных коммутируюшим элементом 3 произойдет при пониженном (в два раза в случае равенства прибивных напряжений блоков) напряжении. Дополнительный резистор 4 ограничивает а.мплитуду протекающего через коммутирующий элемент 3 тока со стороны блоков 2 искровых промежутков, а также длительность его до нескольких микросекунд, необходимых для развития каскадного пробоя. Вспомогательный резистор 5 ограничивает величину тока, ответвляемого от ветви резисторов 1 при замкнутом коммутирующем элементе и воздействующего на коммутирующий элемент до срабатывания искровых промежутков 2.