Устройство для защиты от пере-НАпРяжЕНий Советский патент 1981 года по МПК H02H9/06 H01T5/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

1

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

Известно устройство для ограничения коммутационных перенапряжений, содержащее параллельно соединенные цепи, состоящие из высоконелинейных резисторов, часть которых может быть шунтирована искровыми промежутками 1.

Данное устройство не обеспечивает управления защитными характеристиками в зависимости от вида коммутации.

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты от перенапряжений, содержащее ряд параллельно включенных между высоковольтным и заземленным выводами идентичных ветвей, состоящих каждая из последовательно включенных высоконелинейных резисторов, часть которых шунтирована блоком из последовательно включенных искровых промежутков, параллельно части которых подключены последовательно соединенные коммутатор и дополнительный резистор 2.

Наличие коммутирующего элемента обеспечивает изменение распределения напряжения по искровым промежуткам, пробой их и шунтирование в заданный момент части нелинейных резисторов, чем достигается необходимое управление защитными характеристиками.

Через искровые промежутки после их срабатывания протекает полный рабочий

ток, поэтому, чтобы обеспечить высокую надежность устройства, к дугогасящей способности искровых промежутков предъявляются повышенные требования. Кроме того, на коммутирующий элемент приходится

около половины напряжения шунтированной искровыми промежутками части резисторов, что усложняет его конструкцию.

Целью изобретения является повышенне надежности и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от перенапряжений шунтированные части ветвей резисторов соединены параллельно, а для их шунтирования использована общая цепочка блока 2

искровых промежутков, число блоков в которой выбрано равным числу резисторов в шунтированной части ветви и кратным числу ветвей резисторов, а общие точки блоков искровых промежутков подключены поочередно к соответствующим общим точкам резисторов ветвей, причем шунтированная коммутатором и дополнительным резистором часть блоков искровых промежутков расположена со стороны заземленного

вывода, а количество блоков в этой шунтированной части выбрано на единицу меньше количества ветвей резисторов. В такой схеме перед пробоем очередного блока искровых промел утков к нему приложено напрял ение, в Л раз (N - число ветвей резисторов) превышающее напряжение, приложенное к нему до срабатывания коммутирующего элемента. Поэтому количество искровых промежутков в блоке может быть увеличено почти в N раз, значит во столько же раз повысится дугогасящая способность искровых промежутков, что обеспечит высокую надежность устройства в работе.

Распределение напряжения по блокам искровых промежутков в этом случае обеспечивается высоконелинейными резисторами, поэтому нет необходимости в специальных шунтирующих резисторах, что упрощает конструкцию блоков искровых промежутков и повышает надел ность устройства вследствие отсутствия шунтирующего влияния на высоконелинейные р.езисторы при рабочем напряжении, когда их проводимость мала. Рабочее напряжение на коммутирующем элементе токоограничивающем донолнительном резисторе уменьщается в несколько раз (при необходимости в десятки раз), поэтому их конструкция также существенно упрощается.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства с числом ветвей, равным трем.

Устройство содержит параллельно соединенные ветви, состоящие из последовательно включенных высоконелинейных резисторов 1 и снабженные высоковольтным 2 и заземленным 3 выводами, блоки 4 искровых промежутков, соединенные последовательно в цепочку, щунтирующую часть резисторов 1, коммутирующий элемент 5 и дополнительный резистор 6, ограничивающий ток через коммутирующий элемент. При этом шунтированные блоками искровых промежутков цепи резисторов объединены в три параллельные ветви 7-9. Каждая ветвь мол-сет быть выполнена в виде нескольких параллельных цепей (на чертел е условно показаны в виде одной цепи). Блоки 4 образуют последовательно соединенные группы но три блока в каждой. Блоки 4 подсоединены к ветвям резисторов таким образом, что начало первого от заземленного вывода блока в первой группе подключено к ветви 7 резисторов перед первым резистором 1 этой ветви, начало второго - к ветви 8 перед вторым резистором и начало третьего - к ветви 9 перед третьим резистором, затем начало первого блока искровых промежутков второй группы - к ветви 7 перед первым резистором этой группы и т. д., причем в месте подключения параллельные цепи в ветви объединены меладу собой. Первые два блока искровых промежутков в примыкающей к заземленному

выводу 3 группе шунтированы через токоограничивающие резисторы 6 коммутирующими элементами 5.

В разомкнутом положении коммутирующих элементов 5 напрял ение по блокам 4 распределяется равномерно и равно на каждом блоке падению напряжения на каждом резисторе 1. Величина сопротивления резистора 6 на 1-2 порядка меньше сопротивления резистора 1, поэтому при замыкании коммутирующих элементов 5 наирял ение на третьем от заземленного вывода блоке 4 увеличится в 3 раза, так как будет определяться падением напряжения на трех последовательно включенных резисторах 1 ветви 7. После пробоя этого блока к следующему также прикладывается практически утроенное наиряжение, обусловленное падением напряжения на трех резисторах ветви 8, и так далее, что вызовет последовательный пробой всех блоков искровых промелсутков. При этом, если пренебречь влиянием емкости нелинейных резисторов 1, напряжение на блоках 4 дополнительно увеличивается из-за роста тока в параллельных ветвях при шунтировании части их, и последние блоки при большом количестве искровых промежутков пробиваются преимушественно за счет этого повышения. Ток иробившихся искровых промежутков протекает через токоограничивающие резисторы 6. Когда напряжение на них нарастает до пробивного напряжения шунтированных ими искровых иромел утков, последние пробиваются, и коммутирующие элементы обесточиваются.

Очевидно, что последовательное срабатывание искровых промежутков можно обеспечить и одним коммутирующим элементом 5, шунтирующим два первых блока. Процесс пробоя будет отличаться лишь тем, что на четвертый блок искровых промежутков будет воздействовать учетверенное напряжение.

Повышение в 3 раза напряжения на блоках перед их пробоем позволяет почти во столько же раз увеличить число единичных искровых промежутков в блоке, т. е. приблизительно в 3 раза увеличить их восстанавливающуюся прочность, а следовательно, улучшить дугогашение и повысить наделсность всего устройства. Увеличивая число единичных промежутков в 2,5-2 раза, можно повысить надежность последовательного срабатывания промежутков при повышенном дугогашении.

Равномерное распределение напряжения по блокам искровых промежутков до срабатывания коммутирующего элемента 5 и перераспределение напряжения после его срабатывания обеспечиваются непосредственно высоконелинейными резисторами 1. Поэтому отпадает необходимость в специальных шунтирующих резисторах, а следовательно, упрощается конструкция блока

искровых промежутков и ликвидируется шунтирующее влияние этих резисторов на высоконелинейные резисторы при рабочем напряжении, когда проводимость последних мала и носит преимущественно емкостной характер, что улучшает распределение рабочего напряжения по изоляции устройства и повышает надежность его в работе.

Развитие процесса пробоя в виде волны перенапряжения, распространяющейся по блокам искровых промежутков от заземленного вывода к высоковольтному, позволяет в несколько раз (даже в десятки раз) снизить напряжение на коммутирующем элементе и токоограничивающем резисторе, что упрощает их конструкцию. Этому же способствует размещение коммутирующего элемента со стороны заземленного вывода устройства.

Если пропорционально увеличить число параллельных ветвей и число блоков искровых промежутков в группе, обеспечив такую же очередность подключения блоков к дополнительным ветвям, можно во столько же раз увеличить воздействующее иа блок напряжение, а значит, и число искровых промежутков в каждом блоке. При этом коммутирующий элемент подключается через токоограничивающий резистор параллельно числу блоков искровых промежутков, которое на единицу меньше числа параллельных ветвей резисторов.

Формула изобретения

Устройство для зашиты от перенапряжений, содержащее ряд параллельно включенных между высоковольтным и заземленным выводами идентичных ветвей, состоящих каждая из последовательно включенных высоконелинейных резисторов, часть которых шунтирована цепочкой из последовательно включенных блоков искровых промежутков, параллельно части которых подключены последовательно соединенные коммутатор и дополнительный резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, шунтированные части ветвей резисторов соединены параллельно, а для их шунтирования использована общая цепочка блоков искровых промежутков, число блоков в которой выбрано равным числу резисторов в шунтированной части ветви и кратным числу ветвей резисторов, а общие точки блоков в цепочке подключены поочередно к

соответствующим общим точкам резисторов ветвей, причем шунтированная коммутатором и дополнительным резистором часть блоков искровых промежутков расположена со стороны заземленного вывода, а количество блоков в этой шунтированной части цепочки выбрано на единицу меньше количества ветвей резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

«Электрические станции, 1978, с. 27-32.

/ ff

ff f