RU176469U1 - Устройство защиты от импульсных перенапряжений - Google Patents

Устройство защиты от импульсных перенапряжений Download PDF

Info

Publication number
RU176469U1
RU176469U1 RU2016151295U RU2016151295U RU176469U1 RU 176469 U1 RU176469 U1 RU 176469U1 RU 2016151295 U RU2016151295 U RU 2016151295U RU 2016151295 U RU2016151295 U RU 2016151295U RU 176469 U1 RU176469 U1 RU 176469U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistance
rvu
voltage
protection device
surge
Prior art date
Application number
RU2016151295U
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Федорович Алферов
Дмитрий Викторович Евсин
Евгения Викторовна Цхай
Андрей Владимирович Кащеев
Александр Андреевич Авдиенко
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации (АО "НИИТФА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации (АО "НИИТФА") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации (АО "НИИТФА")
Priority to RU2016151295U priority Critical patent/RU176469U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU176469U1 publication Critical patent/RU176469U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к тяговым подстанциям постоянного тока, и может быть использовано в системах тягового электроснабжения электрических железных дорог, а также линий наземного городского электрифицированного транспорта и карьерного транспорта для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений. Техническим результатом предложенного решения является повышение быстродействия и аварийной стойкости устройства за счет использования управляемого вакуумного разрядника (РВУ), упрощение конструкции устройства, а также уменьшение габаритных размеров. Технический результат достигается тем, что устройство защиты от импульсных перенапряжений состоит из последовательно соединенных высоковольтного управляемого ключа и разрядного резистора.

Description

Предложение относится к области электротехники, а именно к тяговым подстанциям постоянного тока, и может быть использовано в системах тягового электроснабжения электрических железных дорог, а также линий наземного городского электрифицированного транспорта и карьерного транспорта для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений.
Для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений применяются устройства, ограничивающие уровень перенапряжения путем шунтирования защищаемого ими оборудования при возникновении опасного уровня напряжений. В сетях постоянного тока импульсные перенапряжения возникают на индуктивности сети и реакторе тяговой подстанции при быстром отключении тока. В таких сетях предложенное устройство может быть использовано для уменьшения коммутационных перенапряжений в автоматических быстродействующих выключателях на фидерах тяговых подстанций постоянного тока.
Известен ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) («Series capacitors for power system. Protective equipment for series capacitor banks», опубликовано в «IEC 143-2», 1994 г., стр. 75.) [1], содержащий сопротивление с высокой степенью нелинейности на основе оксида цинка (ZnO). ОПН используется для ограничения грозовых и коммутационных перенапряжений в выключателях постоянного тока.
Недостатком этого устройства является то, что оно не способно ограничить перенапряжения с большими амплитудами сопровождающего тока большой длительности в одном элементе. При мощных и длинных импульсах сопровождающего тока приходится набирать большое количество параллельно-последовательно соединенных отдельных элементов, что приводит к сложности конструкции, большим габаритам и, соответственно, к уменьшению надежности и увеличению стоимости защитного устройства.
Ближайшим техническим решением к предлагаемому является разрядное устройство для шунтирования реактора тяговой подстанции и индуктивности тяговой сети постоянного тока, на котором возникают импульсные перенапряжения при отключении тока. Устройство состоит из последовательно соединенных высоковольтного управляемого тиристора, разрядного резистора и диода, а также элементов цепи управления тиристором по напряжению на реакторе, состоящих из стабилитрона и варистора, а также блока ускорения отпирания тиристора (ПАТЕНТ RU 42 356 U1, класс Н02В 1/00 (2000.01), опубликован в БИ, 2004, №33) [2]. При срабатывании системы защиты через блок ускорения подается команда на отпирание тиристора разрядного устройства, длительность которого равна длительности аварийного процесса отключения выключателя фидера. Под действием этой команды тиристор отпирается практически в самом начале спада тока короткого замыкания на любом фидере контактной сети, так как в этот момент полярность напряжения на реакторе соответствует направлению проводимости тиристора.
Недостатком этого устройства является наличие блока управления и требуется время на регистрацию возникновения перенапряжения и формирование импульса управления отпирания тиристора. Использование полупроводниковых элементов снижает аварийную стойкость устройства.
Технической задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего исключение активных управляющих элементов (блока управления) и автоматический отклик на возникновение перенапряжения (не требуется мониторинг сети).
Техническим результатом предложенного решения является повышение быстродействия и аварийной стойкости устройства за счет использования управляемого вакуумного разрядника (РВУ), упрощение конструкции устройства, а также уменьшение габаритных размеров. Предложенное устройство облегчает работу автоматических быстродействующих выключателей фидеров постоянного тока и способствует повышению их отключающей способности за счет максимального приближения момента включения РВУ к началу спада тока, и тем самым обеспечивает рассеивание максимальной запасаемой энергии реактора и тяговой сети.
Технический результат достигается тем, что устройство защиты от импульсных перенапряжений состоит из последовательно соединенных высоковольтного управляемого ключа и разрядного резистора. Существенным признаком нового схемного решения является то, что в качестве управляемого ключа используется РВУ с автоматической схемой запуска, подсоединенной параллельно ОПН и вакуумному выключателю и содержащей конденсатор и зарядное сопротивление, причем конденсатор, подсоединен к катоду РВУ и через обостряющий разрядник со стабилизированным пробивным напряжением подсоединен к управляющему электроду РВУ, а между управляющим электродом и катодом РВУ подсоединено сопротивление.
Сущность предложенного технического решения поясняется иллюстрациями, где
на фиг. 1 показана принципиальная схема устройства защиты от импульсных перенапряжений,
на фиг. 2 показана схема экспериментального стенда,
на фиг. 3 показаны осциллограммы тока и напряжения во времени при воздействии импульса перенапряжения на устройство защиты от импульсных перенапряжений.
Устройство защиты от импульсных перенапряжений шунтирует реактор 1 тяговой подстанции постоянного тока и индуктивность тяговой сети (фиг. 1). Устройство содержит РВУ 2 с анодным электродом 3, катодным электродом 4 и управляющим электродом 5, разрядное сопротивление 6, подсоединенное последовательно с РВУ 2, и схему автоматического запуска 7. Схема запуска 7 подсоединена параллельно ОПН 8 и вакуумному выключателю 9 и содержит конденсатор 10 и зарядное сопротивление 11, причем конденсатор 10, подсоединен одним выводом к катоду 4 РВУ 2 и другим выводом к управляющему электроду 5 через обостряющий разрядник 12 со стабилизированным пробивным напряжением, а между управляющим электродом 5 и катодом 4 РВУ 2 подсоединено сопротивление 13 для защиты от ложного запуска РВУ 2. Устройство работает следующим образом.
При отключении тока фидерным выключателем на индуктивности, включающей индуктивность реактора и индуктивность тяговой сети 1 возникает импульс перенапряжения. В результате через сопротивление 11 начинает заряжаться конденсатор 10 до напряжения UC(t). При достижении UC(t) величины пробивного напряжения разрядника 12 он срабатывает. При пробое разрядника 12 на управляющем электроде 5 РВУ 2 возникает импульс напряжения, который инициирует включение РВУ 2. Момент включения РВУ 2 регулируется постоянной времени цепочки 10-11 и определяется допустимым уровнем рассеиваемой в ОПН 8 выключателя 9 энергии. Сопротивление 13 служит для защиты от ложного запуска РВУ 2.
Решение технической задачи подтверждено испытаниями устройства защиты от импульсных перенапряжений на экспериментальном стенде (фиг. 2). Стенд содержит конденсаторную батарею емкостью С0=50 мФ на максимальное напряжение 6 кВ, реактор с индуктивностью L0=2,6 мГн, и автоматический быстродействующий вакуумный выключатель постоянного тока В. Выключатель содержит блок из четырех параллельно соединенных ОПН. В качестве нелинейных сопротивлений используются ограничители перенапряжений нелинейные типа ОПН-ТП-3,0/4-УХЛ3. Выключатель подключается к предварительно заряженной конденсаторной батарее с помощью управляемого вакуумного разрядника Р1. Испытуемое устройство защиты от импульсных перенапряжений подсоединено параллельно реактору L0. Устройство содержит последовательно соединенные управляемый вакуумный разрядник Р2 и разрядное сопротивление R1=1,8 Ом. Разрядник P2 включается с помощью схемы автоматического запуска. Схема запуска подсоединена между катодом разрядника P2 и его управляющим электродом. Схема содержит конденсатор емкостью С1=0,05 мкФ, подсоединенный к катоду P2 через индуктивность L1=11 мкГн и обостряющий разрядник Р3 со стабилизированным пробивным напряжением на уровне 6 кВ. Зарядка конденсатора С1 происходит через сопротивление R1=650 Ом в течение 30 мкс при возникновении перенапряжения на ОПН R3.
Типичные осциллограммы токов и напряжения представлены на фиг. 3. При включении разрядника P1 в цепи начинал протекать ток ibr, амплитуда которого регулировалось путем изменения зарядного напряжения U0. При превышении током ibr, тока уставки Iy=3000 А выключатель В отключал ток и на реакторе L0 быстро возникало напряжение Uvdk, уровень которого ограничивался ОПН R3 на уровне 8 кВ. В этот момент автоматически инициировалось включение разрядника Р3, через сопротивление R1 начинал протекать ток iR и значительная часть накопленной в индуктивности энергии рассеивалась в рабочем сопротивлении R1 в течение 18 мс. Ток в разрядной цепи регистрировался датчиком тока Т1, ток через сопротивление R1 регистрировался датчиком тока T2, а напряжение на ОПН регистрировалось датчиком напряжения ДН.
В результате испытаний показано, что предлагаемое устройство защиты от импульсных перенапряжений позволяет автоматически быстро и надежно защитить оборудование от коммутационных импульсов перенапряжений большой энергии длительностью в единицы миллисекунд.
Экономическая эффективность использования предлагаемого технического решения обусловлена высокой надежностью защиты и снижением аварийности защищаемого дорогостоящего высоковольтного оборудования. Предложенное устройство облегчает работу автоматических быстродействующих выключателей фидеров постоянного тока и способствует повышению их отключающей способности за счет максимального приближения момента включения РВУ к началу спада тока, и тем самым обеспечивает рассеивание максимальной запасаемой реактором и индуктивности сети энергии.
Источники информации принятые во внимание при составлении заявки:
1. («Series capacitors for power system. Protective equipment for series capacitor banks», опубликовано в «IEC 143-2», 1994 г., стр. 75.
2. ПАТЕНТ RU 42 356 U1, класс H02B 1/00 (2000.01), опубликован в БИ, 2004, №33.

Claims (3)

1. Устройство защиты от импульсных перенапряжений, состоящее из последовательно соединенных высоковольтного управляемого ключа и разрядного резистора, отличающееся тем, что в качестве управляемого ключа используется вакуумный управляемый разрядник (РВУ) с автоматической схемой запуска, подсоединенной параллельно нелинейному ограничителю перенапряжений (ОПН) и вакуумному выключателю.
2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что автоматическая схема запуска содержит конденсатор и зарядное сопротивление, причем конденсатор, подсоединен к катоду РВУ и через обостряющий разрядник со стабилизированным пробивным напряжением подсоединен к управляющему электроду РВУ.
3. Устройство по пп. 1 и 2 отличающееся тем, что между управляющим электродом и катодом РВУ подсоединено сопротивление.
RU2016151295U 2016-12-27 2016-12-27 Устройство защиты от импульсных перенапряжений RU176469U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151295U RU176469U1 (ru) 2016-12-27 2016-12-27 Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151295U RU176469U1 (ru) 2016-12-27 2016-12-27 Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU176469U1 true RU176469U1 (ru) 2018-01-22

Family

ID=61024262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016151295U RU176469U1 (ru) 2016-12-27 2016-12-27 Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU176469U1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1163415A1 (ru) * 1983-04-15 1985-06-23 Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Производственного Объединения "Электрокерамика" Устройство дл защиты от перенапр жений
US6816352B2 (en) * 2001-02-16 2004-11-09 Panamax Abnormal voltage protection circuit
RU105537U1 (ru) * 2011-02-03 2011-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" Устройство защиты от импульсных перенапряжений
RU2459333C1 (ru) * 2011-05-03 2012-08-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Устройство защиты оборудования от импульсных перенапряжений
US20140321018A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 Pepperl + Fuchs Gmbh Excess voltage protection apparatus and diagnostic method for multi-stage excess volt-age protection apparatuses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1163415A1 (ru) * 1983-04-15 1985-06-23 Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Производственного Объединения "Электрокерамика" Устройство дл защиты от перенапр жений
US6816352B2 (en) * 2001-02-16 2004-11-09 Panamax Abnormal voltage protection circuit
RU105537U1 (ru) * 2011-02-03 2011-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" Устройство защиты от импульсных перенапряжений
RU2459333C1 (ru) * 2011-05-03 2012-08-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Устройство защиты оборудования от импульсных перенапряжений
US20140321018A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 Pepperl + Fuchs Gmbh Excess voltage protection apparatus and diagnostic method for multi-stage excess volt-age protection apparatuses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5436786A (en) Isolator surge protector for DC isolation and AC grounding of cathodically protected systems
EP0462694A2 (en) Protective device for temporary system overvoltages
RU2009129211A (ru) Устройство защиты от перенапряжений для использования в системах постоянного тока, в особенности, для фотоэлектрических установок
CN101895108B (zh) 电涌保护系统
AU2011214562A1 (en) Surge-limiting device for direct current networks
US3848156A (en) Surge arrestor for high voltage electric power applications
CN202218010U (zh) 反并联晶闸管对称电压保护强触发电路
RU176469U1 (ru) Устройство защиты от импульсных перенапряжений
Kaiser et al. Safety considerations for the operation of bipolar DC-grids
RU2459333C1 (ru) Устройство защиты оборудования от импульсных перенапряжений
RU105537U1 (ru) Устройство защиты от импульсных перенапряжений
KR101140428B1 (ko) 차단 안정성이 증가된, 선박 및 오프쇼어 유닛용 전기 직류 회로망
Zoro et al. Multi-chamber arrester study at tropical area for 20 kV lines lightning protection system
RU191501U1 (ru) Устройство гашения магнитного поля синхронной машины
Podporkin et al. Prototype of multi-chamber loop-type arrester for 110 kV OHL lightning protection
RU194140U1 (ru) Устройство защиты оборудования от импульсных перенапряжений
CN2833976Y (zh) 自动延时恢复的防雷防过电压保护器
RU207848U1 (ru) Устройство защиты оборудования от импульсных перенапряжений комбинированного типа
CN214280921U (zh) 一种基于火花间隙的变压器合闸涌流抑制装置
RU2442238C2 (ru) Разрядник газоразрядный неуправляемый
CN220754679U (zh) 一种发电机组励磁系统灭磁回路
Wang et al. Selection Method of Neutral Point Overvoltage Protection for 220kV Transformer
CN216959328U (zh) 新能源船舶防雷配电系统
CN210404733U (zh) 一种具有过电流和过电压保护功能的交流电源防雷器
CN109921394B (zh) 一种具有故障切除功能的船舶自动化装置