RU2337449C1 - Device for equipment overvoltage protection - Google Patents
Device for equipment overvoltage protection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2337449C1 RU2337449C1 RU2007129679/09A RU2007129679A RU2337449C1 RU 2337449 C1 RU2337449 C1 RU 2337449C1 RU 2007129679/09 A RU2007129679/09 A RU 2007129679/09A RU 2007129679 A RU2007129679 A RU 2007129679A RU 2337449 C1 RU2337449 C1 RU 2337449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- surge
- current
- overvoltage
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, преимущественно к схемам защиты слаботочного, например, телекоммуникационного оборудования от избыточного напряжения на линиях связи, реагирующим на напряжение выше нормального, без отключения защищаемого оборудования от линий связи.The invention relates to the field of electrical engineering, mainly to protection schemes for low-current, for example, telecommunication equipment against excessive voltage on communication lines that respond to voltage above normal, without disconnecting the protected equipment from communication lines.
Известно устройство защиты от грозовых импульсов перенапряжений двухпроводной линии связи, содержащее включенные в каждый из проводов разрядник, который соединен с каждым из входных выводов и контуром заземления, разделительные электрические сопротивления, выполненные в виде дросселей, включенных последовательно в каждый из проводов, двусторонние полупроводниковые ограничители напряжения, подсоединенные между выходными клеммами и заземляющим контуром (RU №2050663, 1995).A device is known for protecting against lightning impulses of overvoltages of a two-wire communication line, comprising a spark gap included in each of the wires, which is connected to each of the input terminals and the ground loop, isolation electrical resistances made in the form of reactors connected in series in each of the wires, two-sided semiconductor voltage limiters connected between the output terminals and the ground loop (RU No. 2050663, 1995).
Его недостатком являются ограниченные функциональные возможности, так как он предназначен только для двухпроводных линий связи.Its disadvantage is limited functionality, as it is intended only for two-wire communication lines.
Известно устройство защиты оборудования от перенапряжений, содержащее группу токоограничивающих элементов, каждый из которых последовательно включен в один из проводов линий защищаемого оборудования, группу ограничителей перенапряжений, каждый из которых соединен входом с одним из проводов линий защищаемого оборудования, причем выходами ограничители перенапряжений соединены между собой звездой, общая точка которой связана с выводом заземления (RU №2190916, 2002, прототип).A device for protecting equipment from overvoltages is known, containing a group of current-limiting elements, each of which is connected in series to one of the wires of the lines of the protected equipment, a group of surge suppressors, each of which is connected by an input to one of the wires of the lines of the protected equipment, and the outputs of the surge suppressors are interconnected by a star , the common point of which is connected to the ground terminal (RU No. 2190916, 2002, prototype).
Недостатки прототипа состоят в следующем.The disadvantages of the prototype are as follows.
В известной схеме каждое срабатывание ограничителей перенапряжений типа газовый разрядник в цепи «линия-земля» приводит к возникновению кратковременного замыкания линии на землю. Для ряда схем защищаемого оборудования режим кратковременного короткого замыкания является аварийным и частоту возникновения таких режимов желательно снизить. Если перенапряжения вызваны относительно длительными токами, например, длительностью 10/350 мкс при прямом разряде молнии, то защита, реализованная в прототипе, путем создания замкнутой цепи от линии непосредственно на землю обоснована, т.к. такой ток необходимо по цепи с малым сопротивлением отвести на землю. Однако на практике кратковременные перенапряжения и токи возникают намного чаще, чем длительные. Кратковременные перенапряжения вызваны относительно непродолжительными токами, например, длительностью 8/20 мкс при воздействии индуцированного перенапряжения относительно небольшой длительности и амплитуды, например, от разряда молнии. Соответственно часто возникают режимы короткого замыкания, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства защиты и снижает его надежность и долговечность.In the known scheme, each operation of surge arresters such as a gas spark gap in the line-to-ground circuit leads to a short-circuit of the line to ground. For a number of circuits of protected equipment, the short-circuit mode is emergency and it is desirable to reduce the frequency of occurrence of such modes. If overvoltages are caused by relatively long currents, for example, 10/350 μs in duration with a direct lightning discharge, then the protection implemented in the prototype by creating a closed circuit from the line directly to the ground is justified, because such a current must be taken to the ground along a circuit with low resistance. However, in practice, short-term overvoltages and currents occur much more often than long-term ones. Short-term overvoltages are caused by relatively short currents, for example, a duration of 8/20 μs when exposed to induced overvoltages of relatively short duration and amplitude, for example, from a lightning discharge. Accordingly, short-circuit conditions often occur, which degrades the operational characteristics of the protection device and reduces its reliability and durability.
Кроме того, в процессе эксплуатации кабельных линий и защищаемого оборудования возникает необходимость в периодическом (или постоянном) измерении сопротивления изоляции измерительными приборами с высоким значением измерительного напряжения (например, с помощью мегомметра с измерительным напряжением 500 В). В ряде схем используются устройства непрерывного контроля отсутствия замыкания линии на землю методом наложения на цепь «линия - земля» измерительного напряжения. Для того чтобы цепи с ограничителями перенапряжений не оказывали влияния на результаты измерений и контроля, напряжение срабатывания ограничителей перенапряжения Uопн в цепи «линия-земля» должно превышать измерительное напряжение прибора для измерения сопротивления изоляции или прибора контроля наличия замыкания Uип, т.е. должно выполняться условие Uопн>Uип. В этом случае устройство для защиты, выполненное согласно прототипу, эффективно ограничивает перенапряжения, только если их уровень превышает Uип, и поэтому не обеспечивает низкоуровневую защиту, т.е. имеет ограниченные функциональные возможности.In addition, during the operation of cable lines and equipment to be protected, there is a need for periodic (or constant) measurement of insulation resistance with measuring instruments with a high value of the measuring voltage (for example, using a megger with a measuring voltage of 500 V). A number of circuits use devices for continuous monitoring of the absence of a line short to ground by applying a measurement voltage to the line-to-ground circuit. In order for the circuits with surge suppressors not to influence the measurement and control results, the operating voltage of surge suppressors Uopn in the line-to-ground circuit must exceed the measuring voltage of the insulation tester or the insulation tester Uip, i.e. the condition Uopn> Uip must be satisfied. In this case, the protective device made according to the prototype effectively limits overvoltages only if their level exceeds Uip, and therefore does not provide low-level protection, i.e. has limited functionality.
Технической задачей изобретения является создание эффективного устройства защиты от перенапряжения и расширение арсенала устройств защиты от перенапряжения.An object of the invention is to provide an effective surge protection device and expanding the arsenal of surge protection devices.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи состоит в повышении надежности и долговечности благодаря исключению режима возникновения короткого замыкания для кратковременных перенапряжений и токов, а также в расширении функциональных возможностей за счет расширения диапазона ограничения перенапряжений в сторону снижения их уровней и выполнения схемы устройства некритичной по отношению к Uип.The technical result that provides a solution to the problem consists in increasing reliability and durability by eliminating the short-circuit condition for short-term overvoltages and currents, as well as in expanding the functionality by expanding the range of limiting overvoltages to lower their levels and making the device circuit non-critical to Uip .
Сущность изобретения состоит в том, что устройство защиты оборудования от перенапряжений содержит группу токоограничивающих элементов, каждый из которых последовательно включен в один из проводов линий защищаемого оборудования, группу ограничителей перенапряжений, каждый из которых соединен входом с одним из проводов линий защищаемого оборудования, причем выходами ограничители перенапряжений соединены между собой звездой, общая точка которой связана с выводом заземления, при этом общая точка звезды связана с выводом заземления через конденсатор, емкость которого выбирается из условия: постоянная времени цепи заряда конденсатора через токоограничивающие элементы должна быть больше минимальной длительности перенапряжений.The essence of the invention lies in the fact that the device for protecting equipment from overvoltages contains a group of current-limiting elements, each of which is connected in series to one of the wires of the lines of the protected equipment, a group of surge arresters, each of which is connected by an input to one of the wires of the lines of the protected equipment, and the outputs are limiters the overvoltages are interconnected by a star, the common point of which is connected to the ground terminal, while the common point of the star is connected to the ground terminal of the capacitor, the capacitance of which is chosen from the condition: the time constant of the capacitor charging circuit through the current-limiting elements must be greater than the minimum duration overvoltages.
Предпочтительно параллельно конденсатору включен дополнительный ограничитель перенапряжения, причем напряжение срабатывания дополнительного ограничителя перенапряжений выбирается большим напряжения измерительного прибора, используемого для измерения сопротивления изоляции или прибора контроля наличия замыкания, а напряжение срабатывания остальных ограничителей перенапряжения выбирается меньшим напряжения указанного измерительного прибора.Preferably, an additional surge suppressor is connected in parallel with the capacitor, wherein the operating voltage of the additional surge suppressor is selected to be higher than the voltage of the measuring device used to measure the insulation resistance or the short-circuit monitoring device, and the operating voltage of the remaining surge suppressors is selected to be lower than the voltage of the specified measuring instrument.
В частных случаях реализации устройство содержит токоограничивающие элементы из состава: резистор, катушка индуктивности, их комбинация, ограничители перенапряжения из состава: разрядники, варисторы, комбинация разрядников и варисторов, полупроводниковые ограничители перенапряжений, а дополнительный ограничитель перенапряжения выполнен в виде разрядника.In special cases of implementation, the device contains current-limiting elements from the composition: a resistor, an inductor, their combination, surge suppressors from the composition: arresters, varistors, a combination of arresters and varistors, semiconductor surge suppressors, and an additional surge suppressor is made in the form of a surge arrester.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для ограничения перенапряжений с использованием в качестве ограничителей перенапряжения разрядников, на фиг.2 - с варисторными ограничителями перенапряжения, на фиг.3 - с комбинированными ограничителями перенапряжений: варисторы и последовательно включенные с ними разрядники, на фиг.4 - с токоограничивающими элементами в виде катушки индуктивности, на фиг.5 - с токоограничивающими элементами в виде катушки индуктивности с последовательно включенным резистором.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for limiting overvoltage using surge arresters as surge suppressors, in Fig.2 - with varistor surge suppressors, in Fig.3 - with combined surge suppressors: varistors and surge arresters connected in series with them, in Fig. 4 - with current-limiting elements in the form of an inductor, Fig. 5 - with current-limiting elements in the form of an inductor with a series-connected resistor.
Устройство защиты оборудования от перенапряжений содержит в данном примере пять токоограничивающих элементов 1, 2, 3, 4, 5, каждый из которых последовательно включен в один из проводов 6, 7, 8, 9, 10 линий защищаемого оборудования 11, ограничители 12, 13, 14, 15, 16 перенапряжений, каждый из которых соединен входом с одним из проводов 6-10 линий защищаемого оборудования (устройства) 11. Выходами ограничители 12-16 перенапряжений соединены между собой звездой, общая точка которой связана с выводом 17 заземления, отличающееся тем, что общая точка звезды связана с выводом 17 заземления через конденсатор 18, емкость которого выбирается из условия: постоянная времени Тзар цепи заряда конденсатора 18 через токоограничивающие элементы 1-5 должна быть больше минимальной длительности перенапряжений и токов, индуцированных разрядом молнии и иными источниками. Для большинства источников кратковременных перенапряжений достаточным для реализации последнего требования является, например, условие Тзар>100 мкс.The surge protection device in this example contains five current-limiting
Параллельно конденсатору 18 включен дополнительный ограничитель 19 перенапряжения (например, разрядник), причем напряжение срабатывания дополнительного ограничителя 19 перенапряжений выбирается большим напряжения измерительного прибора (не изображен), используемого для измерения сопротивления изоляции или прибора контроля наличия замыкания Uопн>Uип, а напряжение срабатывания остальных ограничителей 12-16 перенапряжения выбирается меньшим напряжения указанного измерительного прибора Uопн<Uип.In parallel with the
В качестве токоограничивающих элементов 1-5 могут быть использованы резисторы, катушки индуктивности, их комбинации.As current limiting elements 1-5, resistors, inductors, and combinations thereof can be used.
В качестве ограничителей перенапряжений могут быть использованы разрядники, варисторы, комбинация разрядников и варисторов, полупроводниковые ограничители перенапряжений.As surge suppressors, arresters, varistors, a combination of surge arresters and varistors, semiconductor surge suppressors can be used.
На линии входа устройства входные выводы 20, 21, 22, 23, 24 соединены с токоограничивающими элементами 1-5. Выходные выводы (не обозначены) соединены с оборудованием 11.On the input line of the device,
Устройство для ограничения перенапряжений работает следующим образом.A device for surge protection works as follows.
Устройство с использованием в качестве ограничителей 12-16 перенапряжения разрядников, как показано на фиг.1, работает следующим образом.The device using as limiters 12-16 overvoltage arresters, as shown in figure 1, works as follows.
Когда из линии связи или кабеля сети электропитания на входе устройства защиты поступает по любому из проводов 6-10 на входные выводы 20-24 импульс перенапряжения малой длительности, срабатывает один или несколько ограничителей перенапряжения (например, 12), напряжение срабатывания которых выбрано из условия Uопн<Uип (например, Uопн равно 90 В, а измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В). Импульсный ток от источника перенапряжений протекает из линии через входной вывод 20, через токоограничивающий элемент 1, ограничитель напряжения 12, конденсатор 18 на землю. Если импульс короткий (например, импульс напряжением 4000 В и длительностью 1/50 мкс от испытательного генератора с внутренним импедансом 2 Ом) и выбрано условие Тзар>100 мкс (например, токоограничивающий элемент 1 выполнен в виде резисторов сопротивлением 1 Ом, а емкость конденсатора 18 равна 100 мкФ), то напряжение на конденсаторе 18 будет существенно меньше, чем в линии (в нашем примере напряжение с 4000 В уменьшится приблизительно до 300 В). Если в качестве ограничителей 12-16 напряжения выбраны газовые разрядники, то напряжение на выходных выводах 1-5 и соответственно на защищаемом оборудовании 11 (по отношению к земле) будет приблизительно равно напряжению на конденсаторе 18, т.е. будет ограничено до 300 В. Если измерительное напряжение прибора - мегомметра Uип выбрано равным 500 В, а напряжение срабатывания ограничителя 19 перенапряжений (разрядника) равно 600 В, то по условию Uопн>Uип срабатывания ограничителя перенапряжения 19 не произойдет, т.е. режим короткого замыкания на землю не возникнет. При описанных в примере параметрах элементов схемы устройство защиты будет срабатывать при амплитуде импульсов напряжения более 90 В, но вместе с тем состояние его изоляции может быть проверено напряжением 500 В.When a short-duration overvoltage pulse is supplied via a wire from the communication line or the power supply cable at the input of the protection device via any of the wires 6-10 to the input terminals 20-24, one or more surge suppressors (for example, 12), the operating voltage of which is selected from the condition Uopn <Uyp (for example, Uopn is equal to 90 V, and the megohmmeter measuring voltage Uyp is chosen equal to 500 V). The pulse current from the overvoltage source flows from the line through the input terminal 20, through the current-limiting
Только при напряжениях, близких к 10 кВ, что соответствует предельным значениям амплитуды индуцированных грозовых перенапряжений по ГОСТ 13109-97 для сети электропитания низкого напряжения, напряжение на конденсаторе 18 достигает 600 В и разрядник 19 может сработать. Таким образом, оптимальным выбором параметров схемы устройства защиты можно исключить срабатывания ограничителя 19 перенапряжений с замыканием линии на землю для большинства видов перенапряжений с наиболее часто встречающимися параметрами, но в то же время обеспечить достаточно низкий уровень ограничения перенапряжений на входе защищаемого устройства 11.Only at voltages close to 10 kV, which corresponds to the limit values of the amplitude of the induced lightning overvoltages according to GOST 13109-97 for a low-voltage power supply network, the voltage across the
Когда из линии связи или кабеля сети электропитания на входе устройства защиты поступает по любому из проводов на входные выводы 20-24 импульс перенапряжения большой длительности, срабатывает один или несколько ограничителей 12-16 перенапряжения (например, 12), напряжение срабатывания которых выбрано из условия Uопн<Uип (например Uопн равно 90 В, а измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В). Импульсный ток от источника перенапряжений протекает из линии через входной вывод 20, через токоограничивающий элемент 1, ограничитель напряжения 12, конденсатор 18 на землю. Если импульс длинный (например, импульс тока 20 кА и длительностью 10/350 мкс от испытательного генератора, имитирующего прямой разряд молнии), напряжение на конденсаторе 18 будет нарастать и в нашем примере превысит 600 В, после чего сработает ограничитель перенапряжения 19 и замкнет провода 6-10 на землю. Если в качестве ограничителей 12-16 перенапряжения выбраны газовые разрядники, то напряжение на выходных выводах 20-24 и соответственно на защищаемом оборудовании 11 (по отношению к земле) будет приблизительно равно падению напряжения на разрядниках 12-16 во включенном их состоянии.When a surge voltage pulse is received from the communication line or the power supply cable at the input of the protection device via any wire to the input terminals 20-24, one or more surge arresters 12-16 (for example, 12), the operating voltage of which is selected from the condition Uopn <Uyp (for example, Uopn is 90 V, and the megohmmeter measuring voltage Uyp is chosen to be 500 V). The pulse current from the overvoltage source flows from the line through the input terminal 20, through the current-limiting
При проверке сопротивления изоляции мегомметр подключается между одним из входных выводов 20-24 или выходных выводов 20-24 и землей. Ограничители 12-16 напряжения, если они выбраны с напряжением ограничения (например, 90 В), меньшим измерительного напряжения мегомметра (например, 500 В), срабатывают, а ограничитель 19 напряжения при этом не срабатывает. При таких условиях мегомметр будет объективно измерять сопротивление изоляции устройства по отношению к земле.When checking the insulation resistance, the megohm meter is connected between one of the input terminals 20-24 or the output terminals 20-24 and ground. Voltage limiters 12-16, if they are selected with a limiting voltage (for example, 90 V), lower than the megohmmeter measuring voltage (for example, 500 V), operate, and the
Устройство с варисторными (VR) ограничителями 12-16 перенапряжения, как показано на фиг.2, работает следующим образом.A device with varistor (VR) surge arresters 12-16, as shown in figure 2, operates as follows.
Когда из линии связи или кабеля сети электропитания на входе устройства защиты поступает на входные выводы 20-24 по любому из проводов 6-10 импульс перенапряжения малой длительности, срабатывает один или несколько варисторных ограничителей 12-16 перенапряжения, например, напряжение срабатывания которых выбрано из условия Uопн<Uип (например Uопн равно 90 В, а измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В). Импульсный ток от источника перенапряжений протекает через входной вывод 20, через токоограничивающий элемент 1, ограничитель 12 перенапряжения, конденсатор 18 на землю. Если импульс короткий (например, импульс напряжением 4000 В и длительностью 1/50 мкс от испытательного генератора с внутренним импедансом 2 Ом) и выбрано условие Тзар>100 мкс (например, токоограничивающие элементы 1-5 выполнены в виде резисторов сопротивлением 1 Ом, а емкость конденсатора 18 равна 100 мкФ), то напряжение на конденсаторе 18 будет существенно меньше, чем в линии (в нашем примере напряжение с 4000 В уменьшится приблизительно до 275 В). Если в качестве ограничителей 12-16 напряжения выбраны варисторы, то напряжение на выходных выводах и соответственно на защищаемом устройстве (по отношению к земле) будет равно напряжению на конденсаторе 18 плюс падение напряжения на варисторе, и в нашем примере будет ограничено приблизительно до 475 В. Если измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В, а напряжение срабатывания ограничителя 19 перенапряжений (разрядника) равно 600 В, то по условию Uопн>Uип срабатывания ограничителя 19 перенапряжения не произойдет, т.е. режим короткого замыкания на землю не возникнет. При описанных в примере параметрах элементов схемы устройство защиты будет срабатывать при амплитуде импульсов напряжения более 90 В, но вместе с тем состояние его изоляции может быть проверено напряжением 500 В.When a short-duration overvoltage pulse arrives at the input of the protection device from the communication line or cable at the input of the protection device 20-24 through any of the wires 6-10, one or more varistor surge arresters 12-16 are triggered, for example, the operating voltage of which is selected from the condition Uopn <Uip (for example, Uopn is 90 V, and the measuring voltage of the megger Uip is chosen to be 500 V). The pulse current from the overvoltage source flows through the input terminal 20, through the current-limiting
Только при напряжениях, близких к 10 кВ, что соответствует предельным значениям амплитуды индуцированных грозовых перенапряжений по ГОСТ 13109-97 для сети электропитания низкого напряжения, напряжение на конденсаторе 18 достигает 600 В и разрядник 19 может сработать. Таким образом, оптимальным выбором параметров схемы устройства защиты можно исключить срабатывания ограничителя 19 перенапряжений с замыканием линии на землю для большинства видов перенапряжений с наиболее часто встречающимися параметрами, но в то же время обеспечить достаточно низкий уровень ограничения перенапряжений на входе защищаемого устройства.Only at voltages close to 10 kV, which corresponds to the limit values of the amplitude of the induced lightning overvoltages according to GOST 13109-97 for a low-voltage power supply network, the voltage across the
Когда из линии связи или кабеля сети электропитания на входе устройства защиты поступает на входные выводы 20-24 и по любому из проводов 6-10 импульс перенапряжения большой длительности, срабатывает один или несколько варисторных ограничителей 12-16 перенапряжения (например, 12), напряжение срабатывания которых выбрано из условия Uопн<Uип (например Uопн равно 90 В, а измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В). Импульсный ток от источника перенапряжений протекает через входной вывод 20 через токоограничивающий элемент 1, ограничитель 12 напряжения, конденсатор 18 на землю. Если импульс длинный (например, импульс тока 20 кА и длительностью 10/350 мкс от испытательного генератора, имитирующего прямой разряд молнии), напряжение на конденсаторе 18 будет нарастать и в данном примере превысит 600 В приблизительно за 30 мкс, после чего сработает ограничитель 19 перенапряжения и замкнет провода 6-10 на землю. Если в качестве ограничителей 12-16 напряжения выбраны варисторы, то напряжение на выходных выводах и соответственно на защищаемом устройстве 11 (по отношению к земле) будет приблизительно равно падению напряжения на разряднике 19 во включенном его состоянии плюс падение напряжения на варисторах 12-16.When a surge voltage pulse is received from the communication line or the power supply cable at the input of the protection device to the input terminals 20-24 and via any of the wires 6-10, one or more varistor surge arresters 12-16 (for example, 12), the operating voltage which are selected from the condition Uopn <Uip (for example, Uopn is 90 V, and the measuring voltage of the megger Uip is chosen to be 500 V). The pulse current from the overvoltage source flows through the input terminal 20 through a current-limiting
При проверке сопротивления изоляции мегомметр подключается между одним из входных выводов 20-24 или выходных выводов и землей. Ограничители 12-16 напряжения, если они выбраны с напряжением ограничения (например, 90 В), меньшим измерительного напряжения мегомметра (например, 500 В), срабатывают, а ограничитель 19 напряжения при этом не срабатывает. При таких условиях мегомметр будет объективно измерять сопротивление изоляции устройства по отношению к земле.When checking the insulation resistance, a megohm meter is connected between one of the input terminals 20-24 or the output terminals and ground. Voltage limiters 12-16, if they are selected with a limiting voltage (for example, 90 V) lower than the megohmmeter measuring voltage (for example, 500 V), are triggered, and the
Аналогично приведенной на фиг.2 схеме может быть реализована схема с заменой варисторов полупроводниковыми ограничителями 12-16 перенапряжений. Алгоритм ее работы аналогичен алгоритму, изложенному для схемы с варисторами.Similarly to the circuit shown in FIG. 2, a circuit can be implemented with the replacement of varistors by semiconductor surge arresters 12-16. The algorithm of its operation is similar to the algorithm described for the circuit with varistors.
Устройство с комбинированными ограничителями 12-16 перенапряжений (варисторы и последовательно включенные с ними разрядники), показанное на фиг.3, работает следующим образом.A device with combined surge arresters 12-16 (varistors and series connected arrester), shown in figure 3, works as follows.
Когда из линии связи или кабеля сети электропитания на входе устройства защиты поступает по любому из проводов на входные выводы 20-24 импульс перенапряжения малой длительности, срабатывает один или несколько комбинированных ограничителей 12-16 перенапряжения (например, 12), суммарное напряжение срабатывания варистора и разрядника выбрано из условия Uопн<Uип (например Uопн в сумме равно 90 В, а измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В). Импульсный ток от источника перенапряжений протекает через входной вывод 20, через токоограничивающий элемент 1, ограничитель 12 напряжения, конденсатор 18 на землю. Если импульс короткий (например, импульс напряжением 4000 В и длительностью 1/50 мкс от испытательного генератора с внутренним импедансом 2 Ом) и выбрано условие Тзар>100 мкс (например, токоограничивающий элемент 1 выполнен в виде резисторов сопротивлением 1 Ом, а емкость конденсатора 18 равна 100 мкФ), то напряжение на конденсаторе 18 будет существенно меньше, чем в линии 1 (в нашем примере напряжение с 4000 В уменьшится приблизительно до 275 В). Для комбинированных ограничителей 12-16 напряжения на варисторах и разрядниках напряжение на выходных выводах и соответственно на защищаемом устройстве 11 (по отношению к земле) будет равно приблизительно напряжению на конденсаторе 18 плюс падение напряжения на варисторе ограничителя 12, и в нашем примере будет ограничено приблизительно до 475 В. Если измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В, а напряжение срабатывания ограничителя 19 перенапряжений (разрядника) равно 600 В, то по условию Uопн>Uип срабатывания ограничителя 19 перенапряжения не произойдет, т.е. режим короткого замыкания на землю не возникнет. При описанных в примере параметрах элементов схемы устройство защиты будет срабатывать при амплитуде импульсов напряжения более 90 В, но вместе с тем состояние его изоляции может быть проверено напряжением 500 В.When a short-duration overvoltage pulse arrives via a wire from the communication line or the power supply cable at the input of the protection device via any of the wires to the input terminals 20-24, one or more combined surge arresters 12-16 (for example, 12), the total voltage of the varistor and the arrester selected from the condition Uopn <Uip (for example, Uopn in the sum is 90 V, and the measuring voltage of the megger Uip is chosen to be 500 V). The pulse current from the overvoltage source flows through the input terminal 20, through the current-limiting
Только при напряжениях, близких к 10 кВ, что соответствует предельным значениям амплитуды индуцированных грозовых перенапряжений по ГОСТ 13109-97 для сети электропитания низкого напряжения, напряжение на конденсаторе 18 достигает 600 В и разрядник 19 может сработать. Таким образом, оптимальным выбором параметров схемы устройства защиты можно исключить срабатывания ограничителя 19 перенапряжений с замыканием линии на землю для большинства видов перенапряжений с наиболее часто встречающимися параметрами, но в то же время обеспечить достаточно низкий уровень ограничения перенапряжений на входе защищаемого устройства.Only at voltages close to 10 kV, which corresponds to the limit values of the amplitude of the induced lightning overvoltages according to GOST 13109-97 for a low-voltage power supply network, the voltage across the
Когда из линии связи или кабеля сети электропитания на входе устройства защиты поступает на входные выводы 20-24 и по любому из проводов 6-10 импульс перенапряжения большой длительности, срабатывает один или несколько, комбинированных ограничителей 12-16 перенапряжения (например, 12), суммарное напряжение срабатывания которых выбрано из условия Uопн<Uип (например Uопн равно 90 В, а измерительное напряжение мегомметра Uип выбрано равным 500 В). Импульсный ток от источника перенапряжений протекает через входной вывод 20, через токоограничивающий элемент 1, ограничитель 12 перенапряжения, конденсатор 18 на землю. Если импульс длинный (например, импульс тока 20 кА и длительностью 10/350 мкс от испытательного генератора, имитирующего прямой разряд молнии), напряжение на конденсаторе 18 будет нарастать и в нашем примере превысит 600 В приблизительно за 30 мкс, после чего сработает ограничитель 19 перенапряжения и замкнет линии 1 на землю. Для комбинированных ограничителей 12-16 напряжения на варисторах и разрядниках напряжение на выходных выводах и соответственно на защищаемом устройстве 11 (по отношению к земле) будет приблизительно равно падению напряжения на разряднике 19 во включенном его состоянии плюс суммарное падение напряжения на варисторах и разрядниках ограничителей 12-16.When a surge voltage pulse is received from the communication line or the power supply cable at the input of the protection device to the input terminals 20-24 and via any of the wires 6-10, one or more combined voltage limiters 12-16 (for example, 12), total the operating voltage of which is selected from the condition Uop <Uip (for example, Uopn is 90 V, and the measuring voltage of the megger Uip is chosen to be 500 V). The pulse current from the overvoltage source flows through the input terminal 20, through the current-limiting
При проверке сопротивления изоляции мегомметр подключается между одним из входных выводов 20-24 или выходных выводов и землей. Ограничители напряжения 12-16, если они выбраны с напряжением ограничения (например, 90 В), меньшим измерительного напряжения мегомметра (например, 500 В), срабатывают, а ограничитель 19 напряжения при этом не срабатывает. При таких условиях мегомметр будет объективно измерять сопротивление изоляции устройства по отношению к земле.When checking the insulation resistance, a megohm meter is connected between one of the input terminals 20-24 or the output terminals and ground. Voltage limiters 12-16, if they are selected with a limiting voltage (for example, 90 V) less than the megohmmeter measuring voltage (for example, 500 V), they work, and the
Аналогично приведенной на схеме фиг.3 может быть реализована схема с заменой варисторов полупроводниковыми ограничителями перенапряжений.Similarly to that shown in the diagram of FIG. 3, a circuit can be implemented with the replacement of varistors by semiconductor surge arresters.
Работа схемы устройства с использованием в качестве токоограничивающих элементов катушки индуктивности или катушки индуктивности с последовательно включенным резистором (фиг.4, 5) принципиально не отличается от работы, описанной для схем на фиг.1-3.The operation of the device circuit using, as current-limiting elements, an inductor or inductor with a series-connected resistor (Figs. 4, 5) does not fundamentally differ from the work described for the circuits in Figs. 1-3.
Таким образом, создано эффективное устройство защиты от перенапряжения и расширен арсенал устройств защиты от перенапряжения.Thus, an effective surge protection device was created and the arsenal of surge protection devices was expanded.
При этом повышена надежность и долговечность благодаря исключению режима возникновения короткого замыкания для кратковременных перенапряжений и токов, а также расширены функциональные возможности за счет расширения диапазона ограничения перенапряжений в сторону снижения их уровней и выполнения схемы устройства некритичной по отношению к Uип.At the same time, reliability and durability are improved due to the exclusion of the short circuit mode for short-term overvoltages and currents, as well as expanded functionality by expanding the range of limiting overvoltages in the direction of lowering their levels and making the device circuit uncritical with respect to Uyp.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129679/09A RU2337449C1 (en) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Device for equipment overvoltage protection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129679/09A RU2337449C1 (en) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Device for equipment overvoltage protection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2337449C1 true RU2337449C1 (en) | 2008-10-27 |
Family
ID=40042187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007129679/09A RU2337449C1 (en) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Device for equipment overvoltage protection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2337449C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467443C1 (en) * | 2011-12-21 | 2012-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of active lightning protection of buildings, structures and territories |
RU2666750C2 (en) * | 2013-07-21 | 2018-09-12 | Зе Боинг Компани | Fault-tolerant indicator surge protection system for aircraft |
RU2767515C1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-03-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Lightning arrester device for tethered copter |
-
2007
- 2007-08-02 RU RU2007129679/09A patent/RU2337449C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467443C1 (en) * | 2011-12-21 | 2012-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of active lightning protection of buildings, structures and territories |
RU2666750C2 (en) * | 2013-07-21 | 2018-09-12 | Зе Боинг Компани | Fault-tolerant indicator surge protection system for aircraft |
RU2767515C1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-03-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Lightning arrester device for tethered copter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3128633B1 (en) | Transient over voltage and lightning protection of power connected equipment | |
US20050180080A1 (en) | Protection and indication apparatus | |
US9190829B2 (en) | Surge protector | |
EP0462694A2 (en) | Protective device for temporary system overvoltages | |
EP2469675B1 (en) | Digital subscriber line (dsl) protection circuit | |
Khanmiri et al. | Degradation of low voltage metal oxide varistors in power supplies | |
RU2337449C1 (en) | Device for equipment overvoltage protection | |
Kaiser et al. | Safety considerations for the operation of bipolar DC-grids | |
KR100981787B1 (en) | One chip surge arrester with selector switch | |
Durham et al. | TVSS designs | |
Woodworth | Externally gapped line arresters a critical design review | |
US11824350B1 (en) | Clamping circuit for protecting FACTs | |
JP5396591B2 (en) | Lightning arrestor | |
RU2304835C1 (en) | Overvoltage protective gear | |
RU78327U1 (en) | DEVICE FOR CONNECTING TO MEASURING OUTPUTS OF HIGH VOLTAGE INPUTS FOR EQUIPMENT FOR CONTROL OF THEIR INSULATION (OPTIONS) | |
RU194140U1 (en) | Surge protection device | |
JP7361939B2 (en) | Overvoltage protection for test taps of HV bushings | |
Nunoo et al. | Analysis of Lightning-Caused Distribution Transformer Failures in Ghana | |
RU2085002C1 (en) | Limiter of internal overvoltages | |
SU1078530A1 (en) | Overvoltage protection device | |
Heckler et al. | New lightning current arrester design for onshore and offshore wind turbines | |
Tunç et al. | Residual Voltage Tests of 4.5 kV Metal Oxide Surge Arrester | |
Jun et al. | Energy coordination to the terminal device with built-in varistor | |
Reddy et al. | Protection of Digital Telecom Exchanges Against Lightning Surges and Earth Faults | |
Yusuf et al. | Spike protection device for electronics and communication appliances |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180803 |