Устройство для защиты от коммутационных перенапряжений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.02.76 (21) 2319620/24-07 с присоединением заявки No— (51) М. Кл.

Н 01 Т 5/00

Н 02 Н 9/06 (53) УДК 621.316..933 (088.8) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень Хо 28

Дата опубликования описания 05.08.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы. изобретения

М. М. Акодис, В. И. Бронников, А. А. Грицук и В. Н. Сметанин

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО Д,."1 Я ЗАЩИТЫ

ОТ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Государственный комитет (23) Приоритет—

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

Известны устройства для ограничения коммутационных перенапряжений, содержащие последовательно соединенные нелинейные резисторы, подключенные непосредственно (без последовательных искровых промежутков) к защищаемому объекту (11.

Для глубокого ограничения перенапряжений в неотключаемых линиях при отключении короткого замыкания в одной из ее цепей такое устройство даже из материала с очень малым коэффициентом нелинейности (0,02 — 0,04) недостаточно эффективно, так как в этой коммутации перенапряжения в питающей сети могут быть значительно выше, чем на подстанции с отключающим короткое замыкание выключателем.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от коммутационных перенапряжений, содержащее„последовательно соединенные нелинейные ре- 20 зисторы, параллельно части которых включена цепочка искровых промежутков, шунтированных задающими распределение напряжения резисторами, а также подключенные параллельно части искровых промежутков цепочки из последовательно соединенных коммутирующего элемента и ограничивающего ток через него дополнительного резистора. Управление коммутирующим элементом от выключателя, отключающего короткое замыкание, приводит к перераспределению напряжения по искровым про. межуткам на неравномерное и к пробою их на восстанавливающемся напряжении при заранее заданном значении напряжения, которое может и не превышать фазовое напряжение, и, как следствие, к увеличению тока через незашунти рова нные искровыми промежутками резисторы, что позволяет повысить эффективность ограничения перенапряжений при отключении коротких замыканий (21.

Однако в случае отсутствия последовательно включенных с нелинейными резисторами искровых промежутков происходит перегрузка дополнительных и шунтирующих резисторов после срабатывания коммутирующего элемента, обеспечиваемого до коммутации выключателя, чтобы исключить влияние на срабатывание коммутирующего элемента разброса времени срабатывания вы752582 ключателя. Кроме того из-за падения напряжения на дополнительном резисторе после срабатывания коммутирующего элемента снижается напряжение на нешунтированных этим элементом искровых промежутках, поэтому они пробиваются при повышенном напряжении на защитном устройстве, т. е. возможности ограничения перенапряжений недоиспользуются.

Цель изобретения — повышение эффективности ограничения перенапряжений и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве коммутирующие элементы подключены непосредственно параллельно соответствуюшим шунтирующим резисторам, а каждый дополнительный резистор включен в разрыв точки подключения одного из выводов искрового промежутка к соответствующему шунтирующему резистору.

В одном из вариантов устройства дополнительные резисторы включены между ветвями искровых промежутков и шунтируюших

1$

26 резисторов, а в другом варианте — в последовательную цепь шунтирующих резисторов.

Ток через дополнительный резистор протекает лишь в течение нескольких микросекунд, необходимых для завершения пробоя шунтированных этим резистором и коммутирующими элементом искровых промежутков, кроме того независимость сопротивления дополнительных и шунтирующих резисторов позволяет упростить защитное устройство.

На фиг. 1 представлен вариант устройства с включением дополнительных резисторов между ветвями искровых промежутков и шунтирующих резисторов; на фиг. 2 вариант устройства с включением дополнительных резисторов в цепь шунтирующих.

Параллельно части последовательно соединенных нелинейных резисторов 1 (фиг. 1) включены искровые промежутки 2 с задающей распределение напряжения цепочкой шунтирующих резисторов 3. Параллельно части шунтирующих резисторов подключены управляемые коммутирующие элементы 4, а ограничивающие ток через них дополнительные резисторы 5 включены между искровыми промежутками 2 и шунтирующими резисторами 3 в точке присоединения к ним одного из выводов коммутирующего элемента. Коммутирующий элемент 4 может быть выполнен электромагнитным, пневматическим или на управляемых вентилях.

4$

При коротком замыкании на линии от выключателя или от системы управления (например, от выходного реле его зашиты), либо от специальных датчиков подается сигнал на срабатывание коммутирующего элемента 4. После замыкания коммутируюгцего элемента 4 все напряжение прикладывается к незашунтированным резисторам 3, слепозволяет выбрать последние по условию термостойкости этих резисторов и коммутирую- зО щих элементов. Снижение токовых нагрузок довательно, и к шунтированным ими искровым промежуткам 2, которые пробиваются, после чего напряжение прикладывается к дополнительным резисторам 5 и вызывает пробой остальных искровых промежутков 2.

Каскадный пробой искровых промежутков 2 на восстанавливаюшемся после отключения короткого замыкания напряжений при величине его на защитном устройстве, близкой к фазовому, а при необходимости и меньше фазового, приводит к шунтированию части резисторов 1 и обеспечивает повышение тока через остальные, достаточное для эффективного ограничения перенапряжений. После окончания переходного процесса коммутирующий элемент 4 возврашается в исходное положение, искровые промежутки 2 обрывают дугу, и ток через резисторы

1 уменьшается до нормальной величины.

После срабатывания коммутирующих элементов 4 все напряжение прикладывается к нешунтированным искровым промежуткам

2, так как дополнительные резисторы 5 выведены из токовой цепи, поэтому необходимое для их пробоя напряжение становится меньше, чем в известных устройствах, и эффективность ограничения перенапряжений повышается.

Отсутствие тока в дополнительном резис.торе до пробоя нешунтированных искровых промежутков обусловливает независимость их сопротивлений от сопротивления шунтирующих резисторов. Поэтому величину сопротивления тех и других выбирают из условия снижения токовой нагрузки на указанных резисторах, а значит и на коммутирующих элементах, что упрошает конструкцию устройства. На дополнительный резистор токовая нагрузка уменьшается также за счет сокращения на три порядка и более длительности воздействия на него тока, так как ток через него протекает лишь в течение времени развития разряда в зашунтированных искровых промежутках (микросекунды), поэтому конструкция его получается простой.

Амплитуда тока, протекающего через дополнительный резистор и коммутирующий элемент, легко ограничивается увеличением сопротивления дополнительного резистора, так как в данной схеме оно не ограничивается сопротивлением шунтирующих резисторов.

Возможно расположение дополнительных резисторов 5 между искровыми промежутками 2 и шунтирующими резисторами 3, при котором чередующиеся резисторы 3 и 5 образуют последовательную цепь (фиг. 2).

В этом случае упрощение устройства получается за счет более удобной компоновки резисторов или за счет использования в качестве дополнительных части шунтирующих резисторов.

Предлагаемое устройство используется и при перенапряжениях другого вида, например при включении линии, когда степень

752582

5 нелинейности резисторов недостаточна для глубокого ограничения перенапряжений.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от коммутационных перенапряжений, содержащее последовательно соединенные нелинейные резисторы, параллельно части которых подключена цепочка искровых промежутков с шунтирующими резисторами, и ком мутирующие элементы, подключенные через дополнительные резисторы параллельно части искровых промежутков, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности ограничения перенапряжений и упрощения устройства, коммутирующие элементы подключены непосредственно параллельно соответствующим шунтирующим резисторам, а каждый дополнительный резистор включен

Ь в разрыв точки подключения одного из выводов искрового промежутка к соответствующему шунтирующему резистору.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительные резисторы включены между ветвями искровых промежутков и шунтирующих резисторов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительные резисторы включены в последовательную цепь шунтирующих резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Александров В. В. и Пружинина-Грановская В. И. О защите низковольтных электрических установок от длительных коммутационных перенапряжений постоянно подключенным нелинейным сопротивлением«Электротехника», 1968, ¹ 1, с. 34 — 37.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 521624, кл. Н 01 Т 3/ОО, 1976.

ФИ2. f РИ2 2

ЦНИИПИ Заказ 4756/13 Тираж 844 Подписное

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4