Устройство для защиты от перенапряжений

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - улучшение защитных характеристик устройства. В нормальном режиме полупроводниковые ключи 2 заперты. Незначительные по величине напряжения ограничивают блоками нелинейных резисторов 1. При достижении волной перенапряжений пороговых значений последовательно во времени отпираются ключи 2, начиная от фазы сети. Тем самым увеличивается число параллельных колонок в блоках, что приводит к получению ступенчатой вольт-амперной характеристики, приближающейся к идеальной горизонтальной . Регулирование вольт-амперной характеристики моЖет быть осуществлено изменением степени шунтирования блоков нелинейных резисторов резисторами 3, выбором типов нелинейных резисторов Б блоке, а также выбором пороговых значений срабатывания ключей 2. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л ГС 05 сд со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 Н 02 Н 9 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3833596/24-07 (22) 30.12.84 (46) 23.10.86. Бюл. № 39 (71) Алма-Атинский энергетический институт (72) В. Н. Борисов, Ю. М. Мирочник и В. Г. Пупулов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Керамические резисторы с высоким коэффициентом нелинейности на основе окиси цинка.— Электричество, 1976, ¹ 9.

Авторское свидетельство СССР № 1078530, кл. Н 02 Н 9/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЬ1 ОТ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — улучшение защитных характеристик устройства. В нор„„SU„„1265913 мальном режиме полупроводниковые ключи

2 заперты. Незначительные по величине напряжения ограничивают блоками нелинейных резисторов 1. При достижении волной перенапряжений пороговых значений последовательно во времени отпираются ключи

2, начиная от фазы сети. Тем самым увеличивается число параллельных колонок в блоках, что приводит к получению ступенчатой вольт-амперной характеристики, приближающейся к идеальной горизонтальной. Регулирование вольт-амперной характеристики моЖет быть осуществлено изменением степени шунтирования блоков нелинейных резисторов резисторами 3, выбором типов нелинейных резисторов в блоке, а также выбором пороговых значений срабатывания ключей 2. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

1265913

10

20

30

1

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для защиты оборудования высоковольтных электрических сетей от перенапряжений.

Цель изобретения — улучшение защитных характеристик.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — вольт-амперные характеристики устройства в различных его состояниях и полная рабочая вольт-амперная характеристика.

Устройство содержит блоки нелинейных резисторов 1, включенные между фазным проводом сети и землей. Цепочки из последовательно соединенных полупроводникового ключа 2 и дополнительного резистора

3 включены параллельно каждому блоку за исключением последнего. В качестве нелинейных резисторов могут быть использованы наиболее распространенные сопротивления из вилита или тервита, обладающих повышенной пропускной способностью. Количество параллельных колонок в блоках нелинейных резисторов соответственно номеру блока; в первом блоке — одна колонка, во втором блоке — две и т. д.

В нормальном состоянии все полупроводниковые ключи 2 заперты (их роль могут выполнять симметричные динисторы или симметричные тиристоры в динисторном включении) . Сопротивление всей цепи последовательных блоков нелинейных резисторов

1 в данном режиме выбирается исходя из условия длительно допустимого тока через нелинейные резисторы первого блока.

Незначительные по величине повышения напряжения в сети (не превь1шающие некоторого порогового значения U„„) ограничиваются всеми блоками нелинейных резисторов 1. Пороговое напряжение соответствует наибольшему допустимому напряжению в защищаемой от перенапряжений сети. При достижении волной перенапряжения этого значения отпирается полупроводниковый ключ 2 в параллельной цепи, шунтирующей первый блок, Дополнительный резистор 3 включен последовательно с полупроводниковым ключом 2 с целью несколько ограничить ток, протекающий через полупроводниковый ключ с момента его включения, величину которого можно регулировать, изменяя величину дополнительного резистора 3 и крутизну вольт-амперной характеристики устройства. Величина сопротивления дополнительного резистора 3 должна быть на несколько порядков меньше сопротивления соответствующего блока так, чтобы шунтирование последнего было достаточно глубоким.

В момент коммутации первого блока нелинейных резисторов устройство переходит с рабочей характеристики 4 (фиг. 2) на рабочую характеристику 5.

Увеличение числа параллельных колонок нелинейных резисторов в следующем блоке

«едет к уменьшению величины тока, приходящегося на каждую из колонок. При дальнейшем повышении напряжения и, следовательно, тока аналогично происходит шунтирование второго блока (переход с характеристики 5 на характеристику 6, фиг. 2) и т.д. Получаемая таким образом полная рабочая характеристика устройства (жирная кривая 4 — 5 — 6 — 7), хотя и имеет несколько ступенчатый вид,- приближается к идеальной горизонтальной характеристике.

Регулируя значения U для каждого полупроводникового ключа можно добиться различного наклона вольт-амперной характеристики, следовательно различного требуемого уровня ограничения перенапряжения (на характеристике фиг. 2 показан случай, когда значение U, äëÿ всех полупроводниковых ключей равны). Тем самым достигается указанная цель.

Регулирование осуществляется в предлагаемом устройстве в широких пределах тремя основными путями:

В качестве полупроводникового ключа может быть использован симметричный тиристор, работающий в динисторном включении. Уровень ограничения перенапряжения регулируется в этом случае установкой напряжения срабатывания тиристоров.

Регулирование также можно осуществлять дополнительными резисторами 3, меняя степень шунтирования соответствующего блока нелинейных резисторов, что влияет на крутизну вольт-амперной характеристики и величину общего сопротивления устройства.

Кроме того, значение перенапряжения, при котором срабатывает отдельный полупроводниковый ключ, можно регулировать варьированием общего сопротивления блока нелинейных резисторов, шунтируемого дан, ным полупроводниковым ключом.

ИсполнеМйем резисторной колонки первого блока из оксидно-цинковых дисков, обладающих более нелинейной вольт-амперной характеристикой, чем тервитовые (отношение коэффициентов нелинейности

Х терв равно от 2 до 2,8), можно улучшить рабочую характеристику в режиме грозовых перенапряжений и снизить величину тока через устройство в нормальном режиме.

На фиг. 2 изображена вольт-амперная характеристика оксидно-цинкового резистора (кривая 8) и суммарная рабочая характеристика устройства в нормальном режиме в данном исполнении (кривая 9).

При ограничении грозовых перенапряжений, вследствие малой длительности фронта грозового импульса по сравнению с временем отпирания полупроводникового ключа (современные промышленные тиристоры имеют время отпирания tot!I.) 1 — 10 мкс), последний не успевает шунтировать оксидно1265913

Формула изобретения

Составитель К. Хоециан

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор Л. Зимокосов

Заказ 5676/54 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 цинковый резистор. В результате резкое повышение напряжения на участке фронта волны подавляются всеми блоками нелинейных резисторов (характеристика 9) .

При перенапряжениях большей длительности перВым шунтируется оксидно-цинковый резистор и устройство переходит на характеристику 5. В дальнейшем порядок работы аналогичен описанному.

Таким образом, в результате применения в устройстве полупроводниковых ключей, дополнительных резисторов, а также последовательного увеличения числа параллельных колонок в блоках нелинейных резисторов, удается осуществлять управление состоянием устройства в зависимости от вида перенапряжения, его длительности и амплитуды, т.е. удается улучшить защитную характеристику устройства.

Полупроводниковые ключи осуществляют переключение устройства с одной рабочей характеристики на другую, при этом требуемый вид рабочих характеристик устанавливается регулированием напряжения отпирания ключей и величинами сопротивлений дополнительных резисторов, а последовательное увеличение числа параллельных колонок в блоках нелинейных резисторов повышает надежность работы устройства.

Улучшенные защитные характеристики устройства, возможность их регулирования в достаточно широких пределах позволяет уменьшить величины опасных грозовых и внутренних перенапряжений в высоковольтных сетях. В результате уменьшается:. стоимость строительства сетей и их аварийность.

1. Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее по крайней мере два последовательно соединенных блока колонок нелинейных резисторов, включаемых между

10 фазой сети и землей, отличающееся тем, что, с целью улучшения защитных характеристик, в него дополнительно введены полупроводниковые ключи и резисторы, соединенные последовательно и включенные параллельно каждому из блоков нелинейных резисторов, кроме последнего, соединенного с землей, при этом каждый блок имеет количество параллельных колонок, соответствующее номеру блока, начиная от фазы сети, а величина сопротивления дополнительных резис оров на несколько порядков

20 меньше сопротивления соответствующего блока.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что в качестве полупроводниковых ключей использованы симметричные ди25 нисторы или симметричные тиристоры в динисторном включении.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нелинейные резисторы первого, начиная от фазы сети, блока выбраны с коэффициентом нелинейности большим, чем коэффициент нелинейных резисторов последующих блоков.