Трехфазный ограничитель перенапряжений

 

Использование: в энергетике, в устройствах защиты электрооборудования от перенапряжений . Сущность: с целью улучшения защитных характеристик ограничителей перенапряжений и повышения надежности их в работе в трехфазном ограничителе перенапряжений, содержащем три варистора. соединенных звездой, нейтраль заземлена через термооезистор прямого . подогрева с положительным температурным коэффициентом сопротивления и скачкообразным изменением сопротивления при температуре переключения. При температуре большей чем температура переключения скачкообразное изменение сопротивления терморезистора соответстР вует выражению. 0,05 --- 1,0. где RT RA сопротивление терморезистора при температуре , большей температуры переключения; RA - динамическое сопротивление варистора при напряжении, не большем фазного. 1 табл. 1 з.п.ф-лы. 2 ил. Ц/ С

, « "- !

"3 i64л1 Л :: Ъ

СО>ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9> (> l > l (s(>s Н 02 Н 9/06 госудАРстениый коллитет пО изОБРетения>л и ОткРытиил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ! ЕРИЯ

К АВТОР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,. (21) 4850634/0? (22) 18.07.90 (46) 30.05.92 Бюл. > 20 (71) Научно-исследовательский институт по

- передаче электроэнергии постоянным Током высокого напряжения (72) К.Б.Демьяненко. K.Á.Ðîçåò и С;С.LUyp (53) 62 i.316.925 (088,8)(56) Ограничители перенапряжений на но- минальное напряжение 110-750 к8. Ката-. лог: Информэлектро, 1985.

Авторское свидетельство СССР

3Ф 1379866, кл. Н 02 Н 9/06, 1988. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ (57) Использование: в энергетике, в устройствах защиты электрооборудования от перенапряжений. Сущность: с целью улучшения защитн ь:х характеристик ограниИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты электрических сетей от перенапряжений.

Известны защитные аппараты — ограничители перенапряжений (0ПН), содержащие варисторы, включенные между проводом за:цищаемой от перенапряжения сети и землей.

ОПН успешно подавляет коммутационные и грозовые перенапряжения в сети, однако длительное воздействие квазистационарных п иенапряжени!1, превыцгаюв;их допустимую для данного аппарата величину. может привести i< его повре кдению. что сгрзничивэет область el o использования. чителей перенапряжений и повышения надежности их в работе в трехфазном ограничителе перенапряжений, содержащем три варистора. соединенных звездой, нейтраль заземлена через термооезистор прямого подогрева с положительным температурным коэффициентом сопротивления и скач кообразным изменением сопротивления при температуре переключения. При температуре большей чем температура переключения скачкообразное изменение сопротивления терморезистора соответстРт вует выражению: 0,05 — « 1,0. где Вт—

R сопротивление терморезистора при температуре, большей температуры переключения; Кд — динамическое сопротивление варистора при напряжении, Не боль JBM фазного. 1 табл. 1 з.п.ф-лы. 2 ил.!

Известен трехфазный ОПН, принятый зг прототип. содер>! а.цлй три ваоистора, подключенные своими первыми выводами с соответствующим фазам сети, вторые выводы варисторов соединены в звезду, нейтраль которой заземлна через искровой промежуток, параллельно котосому включен дополнительный безиндуктивнь!й эле- мент, имеющий линейную вольтамперную характеристику.

Уровень допустимых квазистационар ных перенапряжений в таком техническом решении может быть повышен; однако недостаточно для надежного о -рэничения перенапряжеí,;; в сетях с незффе,;т!,вно заземленной или изолированной не lr1737613

55 ралью. При этом слишком высоким оказывается защитный уровень аппарата пр» ограничении коммутационных перенапряжений.

Целью изобретения яг,ляется улучшение защлтных характеристик ограничителей перенапря>кен и в режимах коммутационных и грозовых перенапряжений v. повышение надежности его работы за счет увеличения допустимого для ограничителя уровня резонансных;.озд-.йствий, например, в сетях с изолированной или неэффективно заземленной нейтоалью.

Указанная цель достигается в трехфазном ограничителе перенапряжений, содержащем три варистора, подключенные

cBovlMvl первыми выводами K соответствующим фазам сети. Вторые- выводы варисторов соединены в звезду, нейтраль которой заземлена через сопротивление, в результате того, что сопротивление предстэвляст соб и терморезистор прямого подогрева с положительным температурным коэффициентом сопротивления и скачкообразным изг.;cHåHием сопротлвления при темгературе пере;лючения. Скачкообразное изменение сопротивления терморезистора при температуре, большей температуры переключения, соответствует выражению

0,05« — 1,0, К, где Rf — опротивлениетерморезистора при температуре, большей Тьер,, Яд- динамическое сопротивление варистора при напря;=. 1и, не большем фазного.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при замыкании на землю одной из фаз сети линейное напряжение, приложенное K "здоровым" фазам, перераспределяется между варисторамл этих фаз и параллельно включенными варистором "больной" фазы и терморезистором прямого подогрева с положительным температурным коэффициентом сопротивления и ск-.÷êoo5ðàçíûì изменением сопротивленля от температуры. Правильный выбор терморезистора, когда соотноц»ен,1е;,;е>; лу динами«cccим сопсо, вл".-нием варистора и сопротивлением теpi »оррзистопа при температур, Оольшей тсмпературы его пере;<лючен lri, удовлетворяет заявленному, позволяет резко повысить надежность ограничителя при работе E ссти с

ИЗОЛИООВ lllliOVI ИЛИ НЕO» :c,., КТИВНО ЗЗ?PÌ леь ной нейтраль»о, что Особою»о вэ, но для защиты собстгенных ну;» д эн ргети .вских обь; TOB и кабельных сег.л. При этом D

РО lCИМО ОГРЛ ЬЛЕ»ИЯ Ко . .:»УтЭЦ»ЛО »Нr»X пе5

35 ренапряжений защитный уоовень предлагаемого ограничителя значительно улучшается, На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства; HB фиг. 2 — график зависимости сопротивления псзистора от температуры.

Трехфазный ограничитель перенапряжений содер>кит варисторы 1 — 3, подключенные своими первыми выводами к фазам сети А, В и С. Вторые выводы соединены в звезду, нейтраль которой заземлена через терморезистор 4 прямого по:агрева с положительным температурным коэффициентом сопротивления и скачкообра"ным изменением сопротивления в зависим>сти от температуры, например позистор.

Зависимость R (Т) активного сопротивления терморезистора 4 от температуры показана на фиг. 2, где через Тп:р. ооозначена так называемая температура переключения, гр»л превышении которой происходит скачкообразное изменение активного сопротивления терморезистора 4 от начального значения Rp = R (Т,< Тл .) до конечного

RT = R (Т > Тьер.), а участок зависимости, где

Rp < R < Rg, характеризует скорость изменения сопротивления терморезистсрэ 4.

Устройство работает следующим образом.

8 нормальном эксплуатационном режиме напряженля на фазах сети А, В и С образуют симметричную звезду. Вследствие этого каждый из варисторов 1-3 находится

flop воздействием саответству|ощ го фазНОГО напряжения и условия pGt>OTH варисто ров 1 — 3 не отличается от условий работы в сети с эффективно заземленной нейтралью.

Напряжение. воздействующее на терморезистоо 4, равно нул:о, терморезистор 4 не обтекается током и его сопротивление onределяется температурой окружающей среды, меньшей, —; м Тпер., т.е. равно Яо.

- При возникновенил в сети однополюсного замыкания на зэмл О, например на фаЗЕ А, Вари тарЫ 2 И 3, Год.»".:ОчвнчЫЕ К

"здоровым" фазам В и С, оказывэ отся под воздействием линейного. з параллельно

ПОД ВОЗДЕЙС.- ИЕ 1 фаЗНОГО «1еР«Я>КЕНИЯ. DTO сост яние продолжае-с:; > тех пор. Г.окэ

U> начавшийся обтекаться током 1 —. - - - термо(, резистор 4 не нагреется до те.-1перэ-урн, рэвнгй т;...:перэтуре пол;.лн-., lo.l .,, Тг; .р.

При до-.ти:хе ии;ермо.- зи"тором 4 ем ерэт ры nc;",êë:оченил T-,;„его соп,,orl;ànе»»ue ро "o" . .",и".н! .гт .я до»;чен»я Р < 1

< R, Г сл»;,:"...;.". этого "., нr:.Гное нэ;lr:я>ке1737613

20

25 кый уровень предлагаемого устройства улучшится ка 20 — 25/. снижаясь до напряжения 2,1-2,3 Оф (Оф — фазное напряжение).

Изобретение иллюстрируется оценочными расчетами напряжения, воздействую- 30 щего ка терморезистор 4, по сравчению с

0н фазкым, т.е., и степени снижения тока .оф через варисторы 2 и 3 "здоровых" фаз, т.е..! Ят>0/1RT=O, для предлагаемого устройства 35 противлению варистора "больной" фазы 40 кие, приложенное к "здоровым" фазам В и

С,делится.мехсду варисторами 2 и 3 и параллельно включеннымл между кейтралью звезды варисторов и землей варистором 1 и терморезистором 4.

Если при напряжении U < Оф динамическое conpoòивление йд варистора 1 "больной" фазы больше сопротивления RT тер лореэистора 4, то напр=.кение. воздействующее ка терморезистор 4, уменьшается до величины, меньшей фаэного, а напряжение, воздействующее на варисторы 2 и 3

"здоровых" фаз, станет меньше линейного.

--- Соответственно при правильно выбранком соотношении между Яд и RT уменьшится ток, протекающий по варисторам 2 и 3

"здоровых" фаз, а значит уменьшится их нагрев. Вследствие этого, с одной стороны, резко повысится надежность ограничителя при работе в сети с изолированкой или неэффективно заземленной нейтралью, например, в системах собственных нужд энергетических объектов и кабельных сетях.

-С другой стороны, в режиме ограничения коммутационных перенапряжений защитпо сравнению с обычным, у которого нейтраль звезды варисторов эазе ллеи наглухо, в зависимости от отношения сопротивления

R> терморезистора 4 к динамическому сопри капряжении, меньшем фазного.

Результаты расчетов сведень а следующую таблицу.

Из данных таблицы видно, что предлагаемое изобретение является эффективным при сопротивлении Йттермореэисторз 4. лежащем в пределах от RT >-0,05 Вддо RT <1,0 Яд.

С ростом отношения RT/Кд уменьшаются токи через варисторы "здоровых" фаз, снижается их нагрев, а значит повышается надежность при воздействии резонансных перенапрях сний.

При этом увеличивается напряжение

0й, воздействующее ка терморезист р 4, и при Ят/йд > 1,0, становится близким к фаз50

55 ному, что ухудшает защитные характеристики ограничи1еля перенапряжений при воз, действии ком лутационных перенапряжений и усложняет техническое выполнение терморезистора.

В области R /Яд<0.05.эффект повышения надежности варисторов при резонансных перенапря,кениях снижается, так как ТоК через варисторы здоровых" фаз остается значительным. Дальнейшее увеличение сооткошения одежду сопротивлением терморезистора при температуре Тпер. и динамическим сопротивлением варистора при напряжении, не большем фаэного, больше 1,0 не приводит к снижению напряжения, воздей твующего на термореэистор, оно остается близким к фазному, при этом защитные характеристики ограничителя перенапряжений не улучшаются, Таким образом, техническое преимущества изобретения заключаются в повышении надежности и улучшения защитных характеристик ограничителей перенапряжений, что особенно ва.кно в режимах воздействий резонансных перенапряжений в сетях в изолированной или неэффективно заземленной нейтралью.

Формула изобретения

1, Трехфазный ограничитель перенапряжений, содержащий три варистора, подключенные своими первыми выводами к соответствующим фазам сети, вторые выводы варисторов соединены в звезду, нсйтраль которой заземлена через сопротивление, о т ll L1 ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения защитных харак-.еристик и повышения надежности работы, сопротивление представляет собой терморезистор прямого подогрева с.положи-,=льным температурным коэффициентом сопротивления и скачкообразным изменекием сопротивления при температуре переключения.

2. Ограничитель по и. 1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при температуре выше температуры переключения Тлер скачкообразное изменение сопротивления тгрмореэистора. соотьетст=ует выражению

0.05 « — 1,0.

Вд где R> — сопротивление термореэистора при температуре выше Tiisp., йд-динамическое сопротивление ваоистора при напряжении не больше фазного.

1737б13

1737613

Т и ерФиг. 2

50

Техред И.Моргентал

Редактор E.Лисина

Корректор Н.Король производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 акаэ 1900 Тираж Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5