УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ


RU (11) 2292617 (13) C1

(51) МПК
H02H 9/06 (2006.01)
H01T 4/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005125004/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.08.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.08.02 
(45) Опубликовано: 2007.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2009596 C1, 15.03.1994. RU 2191454 С2, 20.10.2002. SU 694924 A2, 30.10.1979. SU 352601 A1, 23.03.1981. СН 493117, 30.06.1970. 
(72) Автор(ы): Пильщиков Владимир Евсеевич (RU); Красавина Марианна Анатольевна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Завод энергозащитных устройств" (RU) 
Адрес для переписки: 194223, Санкт-Петербург, а/я 3, Н.И. Степановой 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к высоковольтной технике, а именно к устройствам для защиты электрических сетей и оборудования от перенапряжений, и может быть использовано преимущественно в ограничителях перенапряжений нелинейных (ОПН), содержащих колонку последовательно соединенных нелинейных резисторов (варистов) с высоким коэффициентом нелинейности. Технический результат заключается в повышении эффективности использования входящих в его состав нелинейных резисторов при обеспечении в режиме протекания больших импульсных токов снижения остающегося напряжения и увеличения пропускной способности по току. Для этого устройство содержит подключенные между защищаемым объектом и землей соединенные последовательно нелинейные резисторы, а также искровые промежутки, указанные нелинейные резисторы объединены в нечетное количество модулей, к каждым соединенным последовательно трем модулям подключены два искровых промежутка, при этом в каждой тройке модулей первый искровой промежуток подключен параллельно соединенным последовательно верхнему и среднему модулям, а второй искровой промежуток подключен параллельно соединенным последовательно среднему и нижнему модулям. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к высоковольтной технике, а именно к устройствам для защиты электрических сетей и оборудования от перенапряжений, и может быть использовано преимущественно в ограничителях перенапряжений нелинейных (ОПН), содержащих колонку последовательно соединенных нелинейных резисторов (варисторов) с высоким коэффициентом нелинейности.

В устройствах для защиты электрооборудования от перенапряжений, в состав которых входят последовательно соединенные нелинейные резисторы, величина напряжения открывания определяется количеством указанных резисторов, включенных в электрическую цепь. Для обеспечения устойчивой работы рассматриваемых устройств в условиях воздействия длительных (квазистационарных) перенапряжении необходимо повышать их напряжение открывания, что достигается увеличением числа нелинейных резисторов в электрической цепи. Однако увеличение количества включенных в электрическую цепь нелинейных резисторов в режиме протекания больших импульсных токов при коммутационных или грозовых перенапряжениях приводит к росту остающегося импульсного напряжения, которое негативно воздействует на защищаемое электрооборудование и может вызвать разрушение его изоляции.

Известны конструкции устройств для защиты от перенапряжений, в которых достигается снижение уровня остающегося напряжения за счет включения параллельно части нелинейных резисторов искровых промежутков (см., например, SU 694924, RU 2009596).

В качестве ближайшего аналога авторами заявляемого изобретения выбрано устройство для защиты от перенапряжений [RU 2009596].

Рассматриваемое устройство содержит подключенные между защищаемым объектом и землей соединенные последовательно нелинейные резисторы, а также искровые промежутки, шунтирующие часть нелинейных резисторов. При этом параллельно части нелинейных резисторов подключены пары последовательно включенных искровых промежутков, параллельно одному из которых в каждой паре включены последовательно соединенные резистор и цепочка из параллельно соединенных друг с другом коммутатора и конденсатора, общая точка которых соединена через другое сопротивление с нелинейным резистором, причем отношение сопротивлений нелинейных резисторов пропорционально отношению пробивных напряжений шунтирующих их искровых промежутков.

В данном устройстве при различных видах перенапряжений обеспечиваются различные режимы работы. При воздействии длительных перенапряжений с малыми токами искровые промежутки не пробиваются, при этом в электрическую цепь протекания тока включены все последовательно соединенные нелинейные резисторы. В режиме протекания больших импульсных токов при коммутационных или грозовых перенапряжениях искровые промежутки пробиваются и часть нелинейных резисторов шунтируется ими. При этом указанная часть резисторов оказывается не включенной в электрическую цепь протекания тока, вследствие чего остающееся напряжение уменьшается пропорционально числу отключенных резисторов.

В рассматриваемом устройстве недостаточно эффективно используются входящие в его состав нелинейные резисторы, поскольку не во всех режимах работы устройства используется вся совокупность нелинейных резисторов.

Задачей заявляемого устройства является повышение эффективности использования входящих в его состав нелинейных резисторов при обеспечении в режиме протекания больших импульсных токов снижения остающегося напряжения и увеличения пропускной способности по току.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем подключенные между защищаемым объектом и землей соединенные последовательно нелинейные резисторы, а также искровые промежутки, шунтирующие часть нелинейных резисторов, согласно изобретению нелинейные резисторы объединены в нечетное количество модулей, к каждым соединенным последовательно трем модулям подключены два искровых промежутка, при этом в каждой тройке модулей первый искровой промежуток подключен параллельно соединенным последовательно верхнему и среднему модулям, а второй искровой промежуток подключен параллельно соединенным последовательно среднему и нижнему модулям.

Благодаря наличию шунтирующих часть нелинейных резисторов искровых промежутков в случае их пробоя в режиме протекания больших импульсных токов при коммутационных или грозовых перенапряжениях в заявляемом устройстве обеспечивается снижение величины остающегося импульсного напряжения.

Объединение последовательно соединенных нелинейных резисторов в нечетное количество модулей и подключение искровых промежутков параллельно каждой паре модулей указанным выше образом приводят к тому, что при пробое искровых промежутков модули оказываются включенными параллельно друг другу. При этом возникающий в электрической цепи устройства ток протекает через всю совокупность нелинейных резисторов (через все модули) как в случае отсутствия пробоя искровых промежутков, так и в случае их пробоя.

В первом случае за счет последовательного соединения резисторов через них (через каждый модуль) протекает один и тот же общий ток, при этом величина остающегося напряжения определяется суммой сопротивлений всех резисторов (всех модулей) и при большом числе резисторов может составить значительную величину.

Во втором случае за счет параллельного соединения модулей через резисторы каждого из модулей (через каждый модуль) протекает часть общего тока, а величина остающегося напряжения снижается, поскольку сопротивление электрической цепи на участке параллельного соединения модулей значительно меньше, чем на участке их последовательного соединения. При этом, что является существенным в режиме протекания больших токов, за счет параллельного соединения модулей заявляемое устройство может пропускать значительно больший ток.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение следующего технического результата - последовательное включение в электрическую цепь нелинейных резисторов в случае отсутствия пробоя искровых промежутков и параллельное включение объединенных в модули резисторов в случае пробоя искровых промежутков. В результате повышается эффективность использования нелинейных резисторов в процессе эксплуатации устройства. При этом в режиме протекания больших импульсных токов при пробое искровых промежутков уменьшается величина остающегося напряжения и увеличивается пропускная способность устройства по току.

Нечетное количество модулей может быть различным (3, 5, 7), при этом для существенного снижения остающегося напряжения и увеличения пропускной способности оказывается достаточным объединить резисторы в минимально возможное количество модулей, равное трем.

Для удобства расчета рабочих характеристик устройства целесообразным является, чтобы модули содержали одинаковое количество нелинейных резисторов и имели близкие значения параметров (напряжение открывания и остающееся напряжение).

На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 представлена эквивалентная электрическая схема устройства в случае пробоя искровых промежутков.

Устройство для защиты от перенапряжений (ОПН) содержит колонку подключенных между защищаемым объектом (не показан) и землей последовательно соединенных нелинейных резисторов (варисторов), которые объединены в верхний, средний и нижний модули 1, 2 и 3.

Каждый модуль 1, 2 и 3 содержит одинаковое количество варисторов. Параллельно верхнему и среднему модулям 1 и 2 (между точками А и С) подключен искровой промежуток 4. Параллельно среднему и нижнему модулям 2 и 3 (между точками В и D) подключен искровой промежуток 5.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на ОПН перенапряжения, превышающего напряжение открывания колонки варисторов, но не приводящего к пробою искровых промежутков 4 и 5, варисторы открываются, и по модулям 1, 2 и 3 течет ток I0.

В режиме протекания больших импульсных токов при возникновении перенапряжений, приводящих к последовательному пробою искровых промежутков 4 и 5, модули 1,2 и 3 попарно шунтируются указанными искровыми промежутками. Вначале происходит пробой искрового промежутка 4 при достижении падения напряжения на модулях 1 и 2 величины, превышающей напряжение его пробоя. При этом, как показали расчеты, после пробоя искрового промежутка 4 напряжение на искровом промежутке 5 повышается на 20-30%, что приводит к его пробою практически вслед за пробоем искрового промежутка 4. Модули 1, 2 и 3 оказываются включенными параллельно друг другу (см. фиг.2), и через них протекают токи, по величине в три раза меньшие, чем ток I 0. При этом остающееся напряжение на ОПН снижается более чем в три раза, а пропускная способность ОПН по току возрастает примерно в три раза.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее подключенные между защищаемым объектом и землей, соединенные последовательно нелинейные резисторы, а также искровые промежутки, шунтирующие часть нелинейных резисторов, отличающееся тем, что нелинейные резисторы объединены в нечетное количество модулей, к каждым соединенным последовательно трем модулям подключены два искровых промежутка, при этом в каждой тройке модулей первый искровой промежуток подключен параллельно соединенным последовательно верхнему и среднему модулям, а второй искровой промежуток подключен параллельно соединенным последовательно среднему и нижнему модулям.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru