Разрядник Советский патент 1981 года по МПК H01T5/00 H02H9/06 

Изобретение относится к области защиты от перенапряжения высоковольтных электрических установок, конкретнее преобразовательных установок постоянного тока. Известны защитные аппараты(ЗА) с использованием высоконелинеиных резисторов (ВНР) в качестве рабочего резистора. Их пропускная способность njm использовании в Щ)еобразовательных установках передач постоянного тока (ППТ) сверхвысокого напря жения СВН) определяется ролимом раз ряда линии постоянного тока (ЛПТ), заряженной до определенного напряже ния UQ. ЛПТ заряжается до напряжени и о в режиме включения ППТ на непрдготовительный инвертор.Величина эне гии VV , которая выделяется в ЗА в п .цессе разряда ЛПТ,определяется формул ,, где С - емкость относительно земли ЛПТ; и,- напряжение, при котором ЗА обесточивается (напряжение гашения) или процесс разряд завершается и наступает ном наЛьный режим. Для ЗА, выполненный по схеме ограничителя перенапряжения, U по величине близко к максимальному значению напряжения номинального режима, а для ЗА на основе применения схемл разрядника U/j равно напряжению на линии в момент обрыва тока искровыми промежуткар-ш (ИП). В завершающей стадии процесса разряда ЛПТ происходит очень медленное уменьшение величины тока во времени, так как сопротивление ВНР в этой стадии резко увеличивается ввиду сильно выраженной нелинейности вольт-амперной характеристки (БАХ) ВНР. Поэтому (в первом приближении) падением напряжения на индуктивностях схекы разряда ЛПТ в этой стадии можно .пренебречь и оценить и 2. по ВАХ ВНР при заданной величине тока гашения ИП 32. Для разрядников постоянного тока, где предполагается применить ИП с вращающейся дугой (ИПВД), величина тока гашения 3 которых при постоянном напряжении составляет несколько ампер, напряжение Uj; на 5-15% больше рабочего напряжения, а энергия рассеивания меньше, чем в ограничителе в одних и тех же условиях.

В разрядниках с применением ВНР .для защиты ОПТ сверхвысокого напряжения (СВН) с большой протяженностью . (несколько тысяч км) энергия рассеивания разрядником большая fнесколько мДук) .

Наиболее близким техническим решением к данному предложению является разрядьик, содержащий последо вательно включенные блок основных искровых промежутков и высоконелинейный резистор на основе окнси цинка-, шунтированные активными или активно-емкостными элементами распределения напряжения 2.

Недостатком разрядника, созданного по указанной схеме, является то, что он должен обладать большой пропускной способностью для рассеивания соответственно большой величины энергии при применении его в ППТ СВН с большой протяженностью. Для обеспечения большой пропускной спосоности должно быть применено большое количество параллельно включенных ветвей единичных дисков ВНР с диаметром 28-60 мм.

Целью изобретения является упрощение конструкции путем уменьшения необходимой величины пропускной способности разрядника при сохранении его защитных функций.

Цель достигается тем, что известный разрядник 2 содержащий последовательно включенные блок основных искровых промежутков и высоконелинейный резистор на основе окиси цинка, шунтированные активными или активноемкостными элементами распределения напряжения, снабжен блоком искровых промежутков с растягивакядейся дугой, который включен параллельно части указанного высоконелинейного резистора.

На чертеже показана принципиальная схема разрядника.

Блок 1 основных искровых промежутKOS соединен последовательно с высоконелинейным резистором (ВНР, выполненным из составных частей 2 и 3

Для сохранения заданного распределения напряжения между блоком 1 основных искровых промежутков и высоконелинейнЕлм резистором использованы резисторы 4 и 5,

Величина сопротивления резистора 4 должна быть выбрана также из условия обеспечения требуемой скорости роста восстанавливающегося напряжения. Вопрос типа резисторов (линейный или нелинейный), а также емкостной шунтировки частей разрядника в данном случае не являетсясущественным. В качестве основных искровых промежутков можно применять искровые промежутки с вращающейся дугой (ИПВД) .. Часть 3 ВНР шунтирована Iискровым промежутком 6 с растягивающейся дугой. При воздействии перенапряжений первым пробивается блок 1 основных искровых промежутков, а за-, тем в процессе практически мгновенного повышения напряжения на ВНР до величины воздействующего перенапряже- ния пробивается искровой промежуток 6. вольт-амперная характеристика (ВАХ) части 2 ВНР выбирается из условий обеспечения защитного уровня при максимальной величине тока через разрядник. Длительность воздействия импульса тока с максимальной величиной небольшая (десятки МКС). В течение этого времени напряжение на искровом .ромежутке 6 не может существенно по-;Ышаться, поэтому защита обеспечена.

5 Через промежуток времени около 1 мс в результате повышения напряжения на полюсах на искровом промежутке 6 ток перекидывается в часть 3 ВНР и в искровом промежутке 6 Дуга гасится.

0 Напряжение гашения Ул разрядника равно сумме падений напряжений на частях 2 и 3 ВНР и на блоке 1 искро вых промежутков в момент гашения тока через разрядник.

5 Увеличение напряжения и по сравнению с прототипом приводит к уменьшению величины необходимой энергии рассеивания разрядника согласно приведенной формуле. В результате умень0 . величины энергии рассеивания разрядника можно уменьшить также число параллельно включенных колонок ВНР. Кроме этого, для заданной стабильности ВНР при постоянном рабочем напряжении применение предлагаемой ; схемы позволяет увеличить долю напряжения на ВНР разрядника, что позволит уменышть напряжение на блоке основных искровых промежутков и, следовательно, уменьшить количество последовательно включенных единичных искровых промежутков в этом блоке. Путем увеличения количества последовательно включенных элементов ВНР в части 3 разрядника можноуменьшить энергию

j рассеивания разрядника до величины, позволяквдей применить число параллельных колонок ВНР, равное едигице, однако в данном случае это нецелесообразно, так как по условию воздействия грозового перенапряжения число параллельных колонок должно быть больше илиравно двум.

В общем случае применение предлагаемой схемл позволит также ослабить требования, предъявляемые к пропускной способности основных искровых промежутков, что позволит упростить их конструкцию.

Предлагаемая схема применима при любом отношении сопротивлений составных частей ВНР, т.е. при любой

стабильности ВНР при постоянном напряжении.

Формула изобретения Разрядник, содержащий последовательно включенные блок основных искровых

прсж1ежутков и высоконелинейный резистор на основе окиси цинка, шунтированные активными или ё1кти в но-емкостными элементами распределения напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он Снабжен блоком искровых промежутков с растягивакхдейся дугой, который

включен параллельно части указанного высоконелинейного резистора. Источники информацииJ принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3805114, 5 кл. 317-61, 1974.

2,Патент США 3967160, кл. 317-68, 1976.