RU2011109725A - Способ и устройство для защиты энергосистем от сверхмощных электромагнитных импульсов - Google Patents

Abstract

1. Способ предотвращения достижения и выведения из строя электрического компонента, который содержит электромагнитную обмотку, энергосистемы сверхмощным электромагнитным импульсом, при этом данный компонент расположен на пути тока указанной энергосистемы, на которую воздействует указанный импульс, причем способ содержит следующие стадии, на которых: ! a) детектируют наличие указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный электрический компонент; и ! b) отводят указанный импульс от электрического компонента посредством создания замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно электрического компонента, чтобы таким образом вызвать коллапс магнитного поля в указанной обмотке, до того как импульс достигнет и выведет из строя электрический компонент. ! 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный путь тока также включает второй электрический компонент и дополнительно содержит стадии, на которых: ! a) детектируют наличие указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный второй электрический компонент; и ! b) отводят указанный импульс от второго электрического компонента посредством создания второй замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно второго электрического компонента до того как импульс достигнет и выведет из строя второй электрический компонент. ! 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный первый и указанный второй электрические компоненты соответственно содержат электротрансформатор или электрогенератор. !4.

Claims (39)

1. Способ предотвращения достижения и выведения из строя электрического компонента, который содержит электромагнитную обмотку, энергосистемы сверхмощным электромагнитным импульсом, при этом данный компонент расположен на пути тока указанной энергосистемы, на которую воздействует указанный импульс, причем способ содержит следующие стадии, на которых:

a) детектируют наличие указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный электрический компонент; и

b) отводят указанный импульс от электрического компонента посредством создания замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно электрического компонента, чтобы таким образом вызвать коллапс магнитного поля в указанной обмотке, до того как импульс достигнет и выведет из строя электрический компонент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный путь тока также включает второй электрический компонент и дополнительно содержит стадии, на которых:

a) детектируют наличие указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный второй электрический компонент; и

b) отводят указанный импульс от второго электрического компонента посредством создания второй замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно второго электрического компонента до того как импульс достигнет и выведет из строя второй электрический компонент.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный первый и указанный второй электрические компоненты соответственно содержат электротрансформатор или электрогенератор.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанное детектирование содержит детектирование состояния перенапряжения в указанном пути тока, возникающее из-за перемещения указанного импульса в указанной энергосистеме по направлению к заземлению.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанное детектирование содержит детектирование состояния перегрузки по току, возникающее из-за перемещения указанного импульса от заземления по направлению к указанному электрическому компоненту.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанное детектирование и указанный отвод происходит в течение менее 500 пс.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что:

a) схема с низкой индуктивностью содержит двунаправленную высоковольтную автоэмиссионную вакуумную лампу с холодным катодом, содержащую цилиндрический внутренний электрод, окруженный первой цилиндрической сеткой, которая в свою очередь окружена второй цилиндрической сеткой, которая в свою очередь окружена цилиндрическим внешним электродом, при этом внутренний и внешний электроды, а также первая и вторая сетки располагаются на общей главной оси;

b) внутренний и внешний цилиндрические электроды соответственно работают в двух направлениях, как автоэмиссионный катод или анод, в зависимости от текущей полярности сигнала примененного для указанных электродов;

c) радиальное расстояние от внутреннего электрода до первой сетки выбрано таким, чтобы создать между ними цилиндрический волновод поддерживающий поперечный электромагнитный тип колебаний, и расстояние между второй сеткой и внешним электродом выбрано таким, чтобы создать между ними цилиндрический волновод поддерживающий поперечный электромагнитный тип колебаний;

d) радиальное расстояние между первой сеткой и второй сеткой выбрано достаточным для предотвращения дугового разряда между первой и второй сетками при заданном рабочем напряжении; и

e) указанный выключатель установлен в проходном ламповом гнезде, содержащем пару проводящих шляпообразных гнезд, каждое с частью цилиндрической формы в основном закрытой с одного конца, а с открытого конца окруженной частью в виде ободка, при этом открытые концы расположены лицом друг к другу, а части в виде ободков служат в качестве электродов для указанного выключателя.

8. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно содержит стадию, на которой изолируют указанный электрический компонент после начала указанного отвода по истечению заданного периода времени, составляющего не более двух циклов сетевого напряжения, прикладываемого к электрическому компоненту.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадию изолирования инициируют при обнаружении перегрузки по току в результате ИГТ в указанном пути тока.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадию изолирования инициируют при обнаружении перенапряжения в результате ЯЭМИ или НЯЭМИ в указанном пути тока.

11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что:

a) указанная схема с низкой индуктивностью содержит выключатель, установленный вертикально на самонесущем проводе, сформированном из продолговатого, проводящего сердечника из нержавеющей стали, покрытого соответствующим проводящим хромовым защитным слоем, который в свою очередь покрыт соответствующим проводящим медным защитным слоем; и

b) один конец указанного самонесущего провода соединен с заземлением.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что проводящий медный защитный слой покрыт соответствующим коррозионно-стойким диэлектрическим защитным слоем.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что поперечное сечение самонесущего провода вдоль основного размера представляет собой плоское тело с прямоугольными гранями со скругленными кромками вдоль указанного основного размера.

14. Устройство предотвращения достижения и выведения из строя электрического компонента, который содержит электромагнитную обмотку, энергосистемы сверхмощным электромагнитным импульсом, при этом данный компонент расположен по пути тока указанной энергосистемы, на которую воздействует указанный импульс, причем устройство содержит:

a) средства для детектирования наличия указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный электрический компонент; и

b) средства для отвода указанного импульса от электрического компонента посредством создания замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно электрического компонента до того как импульс достигнет и выведет из строя электрический компонент.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что указанный путь тока также включает второй электрический компонент и дополнительно содержит:

a) средства для детектирования наличия указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный второй электрический компонент; и

b) средства для отвода указанного импульса от второго электрического компонента посредством создания второй замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно второго электрического компонента до того как импульс достигнет и выведет из строя второй электрический компонент.

16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что указанный первый и указанный второй электрические компоненты соответственно содержат электротрансформатор или электрогенератор.

17. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что указанные средства для детектирования содержат средства для детектирования состояния перенапряжения в указанном пути тока, возникшее из-за перемещения указанного импульса в указанной энергосистеме по направлению к заземлению.

18. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что указанные средства для детектирования содержат средства для детектирования состояния перегрузки по току, возникающее из-за перемещения указанного импульса от заземления по направлению к указанному электрическому компоненту.

19. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что указанное детектирование и указанный отвод происходит в течение менее 500 пс.

20. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что указанная схема с низкой индуктивностью является двунаправленной.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что:

a) схема с низкой индуктивностью содержит двунаправленную высоковольтную автоэмиссионную вакуумную лампу с холодным катодом, содержащую цилиндрический внутренний электрод, окруженный первой цилиндрической сеткой, которая в свою очередь окружена второй цилиндрической сеткой, которая в свою очередь окружена цилиндрическим внешним электродом, при этом внутренний и внешний электроды, а также первая и вторая сетки располагаются на общей главной оси;

b) внутренний и внешний цилиндрические электроды соответственно работают в двух направлениях, как автоэмиссионный катод или анод, в зависимости от текущей полярности сигнала примененного для указанных электродов;

c) радиальное расстояние от внутреннего электрода до первой сетки выбрано таким, чтобы создать между ними цилиндрический волновод поддерживающий поперечный электромагнитный тип колебаний, а расстояние между второй сеткой и внешним электродом выбрано таким, чтобы создать между ними цилиндрический волновод поддерживающий поперечный электромагнитный тип колебаний;

d) радиальное расстояние между первой сеткой и второй сеткой выбрано достаточным для предотвращения дугового разряда между первой и второй сетками при заданном рабочем напряжении; и

e) указанный выключатель установлен в проходном ламповом гнезде, содержащем пару проводящих шляпообразных гнезд, каждое с частью цилиндрической формы в основном закрытой с одного конца, а с открытого конца окруженной частью в виде ободка, при этом открытые концы расположены лицом друг к другу, а части в виде ободков служат в качестве электродов для указанного выключателя.

22. Устройство по п.15, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства для изоляции указанного электрического компонента от схемы, содержащей указанную первую и вторую схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току после начала указанного отвода по истечению заданного периода времени, составляющего не более двух циклов сетевого напряжения, прикладываемого к электрическому компоненту.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что средства для изолирования реагируют при обнаружении перегрузки по току в результате импульса ИГТ в указанном пути тока.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, средства для изолирования реагируют при перенапряжении в результате ЯЭМИ или НЯЭМИ в указанном пути тока.

25. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что:

a) указанная схема с низкой индуктивностью содержит выключатель, установленный на самонесущем проводе, сформированном из продолговатого, проводящего сердечника из нержавеющей стали, покрытого соответствующим проводящим хромовым защитным слоем, который в свою очередь покрыт соответствующим проводящим медным защитным слоем; и

b) один конец указанного самонесущего провода соединен с заземлением.

26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что проводящий медный защитный слой покрыт соответствующим коррозионно-стойким диэлектрическим защитным слоем.

27. Устройство по п.25, отличающееся тем, что поперечное сечение самонесущего провода вдоль основного размера представляет собой плоское тело с прямоугольными гранями со скругленными кромками вдоль указанного основного размера.

28. Высокоскоростной токовый шунт, содержащий:

a) плоскую проводящую металлическую полоску, содержащую первый и второй электроды на каждом конце указанной полоски для соединения с внешней схемой для получения тока через полоску, при этом указанная полоска содержит определенный токоизмерительный участок, проходящий от первого линейного положения ко второму линейному положения вдоль длины полоски; и

b) согласующий сопротивление трансформатор для линии передачи с сужающимися параллельными пластинами, содержащий:

i) первую и вторую пластины сужающейся формы с широким и узким концами относительно друг друга, при этом каждая сужающаяся пластина имеет длину в 10 раз большую, чем ширина указанной металлической полоски;

ii) при этом первая пластина прикреплена посредством пайки на своем широком конце к первому линейному положению определенного измерительного участка, а указанная вторая пластина прикреплена посредством пайки на своем широком конце ко второму линейному положению определенного измерительного участка; и

iii) коаксиальный кабель с центральным проводом, припаянным к узкому концу первой пластины, и экраном, припаянным к узкому концу второй пластины.

29. Шунт по п.28, отличающийся тем, что припой обладает проводимостью, по меньшей мере, такой же, как и серебряный припой с содержанием серебра более 5% по массе.

30. Шунт по п.28, отличающийся тем, что проводящая металлическая полоска обладает проводимостью, по меньшей мере, такой же, как и техническая медь с содержанием меди, по меньшей мере, 94% по массе.

31. Шунт по п.28, отличающийся тем, что дополнительно содержит электроизоляцию под указанной первой пластиной, проходящей от точки соединения указанной полоски и указанного широкого конца первой пластины до положения за указанным узким концом первой пластины и в вырез, проходящий вдоль длины под и примерно параллельно к центральному проводу коаксиального кабеля.

32. Шунт по п.28, отличающийся тем, что дополнительно содержит электроизоляцию под указанной второй пластиной, проходящую от точки соединения указанной полоски и указанного широкого конца второй пластины по направлению к коаксиальному кабелю, не менее чем на половину длины второй пластины.

33. Шунт по п.28, отличающийся тем, что ширина каждой сужающейся пластины приблизительно равна ширине плоской металлической полоски.

34. Шунт по п.28, отличающийся тем, что сопротивление коаксиального кабеля составляет 50 Ом.

35. Шунт по п.28, отличающийся тем, что диаметр коаксиального кабеля составляет, по меньшей мере, 12,77 мм.

36. Двунаправленная высоковольтная автоэмиссионная вакуумная лампа с холодным катодом, содержащая:

a) цилиндрический внутренний электрод, окруженный первой цилиндрической сеткой, которая в свою очередь окружена второй цилиндрической сеткой, которая в свою очередь окружена цилиндрическим внешним электродом, при этом внутренний и внешний электроды, а также первая и вторая сетки располагаются на общей главной оси;

b) внутренний и внешний цилиндрические электроды соответственно работают в двух направлениях, как автоэмиссионный катод или анод, в зависимости от текущей полярности сигнала примененного для указанных электродов;

c) радиальное расстояние от внутреннего электрода до первой сетки выбрано таким, чтобы создать между ними цилиндрический волновод поддерживающий поперечный электромагнитный тип колебаний, а расстояние между второй сеткой и внешним электродом выбрано таким, чтобы создать между ними цилиндрический волновод поддерживающий поперечный электромагнитный тип колебаний; и

d) радиальное расстояние между первой сеткой и второй сеткой выбрано достаточным для предотвращения дугового разряда между первой и второй сетками при заданном рабочем напряжении.

37. Комбинация лампы по п.36 и проходного лампового гнезда для указанной лампы, при этом проходное ламповое гнездо, содержит пару проводящих шляпообразных гнезд, каждое с частью цилиндрической формы в основном закрытой с одного конца, а с открытого конца окруженной частью в виде ободка, при этом открытые концы расположены лицом друг к другу, а части в виде ободков служат в качестве электродов для указанного выключателя.

38. Способ предотвращения достижения и выведения из строя электрического компонента электрической энергосистемы, находящейся, как правило, под напряжением постоянного тока, сверхмощным электромагнитным импульсом, при этом данный компонент расположен на пути тока указанной энергосистемы, на которую воздействует указанный импульс, причем способ содержит следующие стадии, на которых:

a) детектируют наличие указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный электрический компонент; и

b) отводят указанный импульс от электрического компонента посредством создания однонаправленной замкнутой схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно электрического компонента, до того как импульс достигнет и выведет из строя электрический компонент.

39. Устройство предотвращения достижения и выведения из строя электрического компонента электрической энергосистемы, находящейся, как правило, под напряжением постоянного тока, сверхмощным электромагнитным импульсом, при этом данный компонент расположен на пути тока указанной энергосистемы, на которую воздействует указанный импульс, причем устройство содержит следующие стадии, на которых:

a) детектируют наличие указанного импульса в пути тока до того как импульс достигнет и выведет из строя указанный электрический компонент; и

b) отводят указанный импульс от электрического компонента посредством создания замкнутой однонаправленной схемы с низкой индуктивностью и высокой допустимой нагрузкой по току относительно электрического компонента, до того как импульс достигнет и выведет из строя электрический компонент.