SU1078530A1

SU1078530A1 - Overvoltage protection device

Info

Publication number: SU1078530A1
Application number: SU823473357A
Authority: SU
Inventors: Игорь Михайлович Богатенков; Фирудин Халилович Халилов
Original assignee: Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-03-07

Abstract

УСТРОЙСТЮ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее два последовательно включенных нелинейных резистора, включенных между проводом сети и землей, отличающеес тем, что, с целью улучшени вольтамперной характеристики этих резисторов , в устройство включены делитель напр жени между проводом сет и землей, реле, напр жени , реле времени- и коммутационный аппарат, при ,чем выход делител напр жени соединен с входом реле напр жени , выход реле напр жени - с входом реле времени, выход реле времени - с уп .равл ющим входом коммутационного аппарата, который включен между средней точкой двух последовательно включенных нелинейных резисторов и землей.DEVICE OF OVERVOLTAGE PROTECTION, containing two series-connected nonlinear resistors connected between the network wire and ground, characterized in that, in order to improve the current-voltage characteristics of these resistors, a voltage divider between the wire of the network and the ground, relay, voltage, relay are included in the device time and switching device, with the output of the voltage divider connected to the input of the voltage relay, the output of the voltage relay to the input of the time relay, the output of the time relay to the control input of the switching device parata, which is included between the midpoint of two series-connected nonlinear resistors and ground.

Description

00 СП00 SP

00 Изобретение относитс к электротехнике , и может примен тьс дл защиты от перенапр жений электрообо рудовани высоковолБтных электричес ких сетей. Известны устройства эгициты от грозовых и коммутационных перенапр жений, включae пJe в энергосистемах между фазным проводом и землей и содержащие искровые промежутки, кот рые пробиваютс при по влении на проводе опасной дл изол ции электр оборудовани волны.и отвод т ее эне гию в 3 емлю Г1J. При срабатывании искровьах промежутков возникает короткое замыкание в сети, которое отключаетс газоген раторной трубкой трубчатого разр дника либо выключателем энергосистем Короткое з.амыкание в энергосисте ме не возникает, если в устройстве .защиты от перенапр жений последовательно с искровым промежутком включаетс нелинейный резистор. Вентиль ные раэр дникиС2 содержат искровые промежутки и нелинейные резисторы с высокой степенью нелинейности. Использование такого резистора, име щего малую величину сопротивлени при возникновении волн перенапр же , НИИ и большую после их прохождени . приводит к ограничению сопровождающего тока промышленной частоты до величины, отключаемой последователь но включенными искровыми промежутками . Наиболее близок к предлагаемому устройству нелинейный ограничитель перенапр жений (ОПН), включаемый , между фазным проводом и землей и состо ний из р да последовательно соединенных резисторов, которые имеют еще более высокую нелинейност Это позвол ет получить несколько улучшенные защитные (сниженные воль амперные) характеристики устройства и отказатьс от применени последовательных искровых промежутков. Вентильные разр дники в нормальном режиме работы сети изолируют резисторы от напр жени фазных проводов и тем самым защищают их от перегре . ва вследствие протекани длительного тока. В нелинейных ограничител х перенапр жений отпадает необходимос в искровых промежутках, поскольку даже без них длительный ток через резисторы, протекакнций при номиналь ном фазном напр жении, составл ет миллигилперы. При этом вьвдел ема в резисторах энерги ничтожно мала и легко рассеиваетс в окружающей среде СЗ. Однако нелинейные резисторы ОПН имеют ограниченную пропускную способность . При длительных воздействи х напр жени рабочей частоты (или близких частот), превышающих максимальное фазное напр жение сети они могут выйти из стро вследствие протекани через резисторы длительного тока по величине выше допустимого . Поэтому количество последовательно включенных резисторов приходитс выбирать исход из возможных максимальных напр жений на ОПН. При этом ухудшаютс защитные (вольтамперные ) характеристики ОПН. Выбор . количества последовательно включенных резисторов по максимальному фазному напр жению может привести к повреждению устройства при воздействии повьниенного длительного напр жени . Цель изобретени - улучшение вольтамперной характеристики нелинейного ограничител перенапр жений в нормальных режимах, что позвол ет уменьшить число его повреждений в режимах длительного повышени напр жени рабочей частоты или близких частот. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве защиты от Перенапр жений , содержащем два последовательно включенных нелинейных резистора , включенных между проводом сети и землей, дополнительно включены делитель напр жени между проводом сети и землей, реле напр жени , реле времени и коммутационный аппарат, причем выход делител напр жени присоединен к входу реле напр жени , выход .реле напр жени к входу реле времени , выход реле времени к управл ющему входу коммутационного аппарата, который включен между средней точкой двух последовательно включенных резисторов и землей. На фиг. 1 приведена принципиальна схема предлагаемого защитного устройства на фиг. 2 - вольтамперна характеристика каждого из резисторов и полна вольтамперна характеристика обоих последовательно соединенных резисторов; на фиг. 3 полна электрическа схема предлагаемого устройства. Устройство защиты от перенапр жений содержит провод 1 сети высокого напр жени , основной 2 и дополнительный 3 нелинейные резисторы, делитель 4 напр жени , реле 5 напр жени , реле 6 времени и коммутационный аппарат 7. Резистор 2 рассчитан на максимальное фазное напр жение сети, например, в сети б кВ оно составл ет 115% от номинального напр жени . Резистор 2 рЗссчитан на наибольшее напр жение, которое может иметь место в аварийных режимах сверх максимального фазного напр жени сети. Так, например, если в той же сети б кВ при замыкании одной из Jaa на землю на двух других фазах00 The invention relates to electrical engineering, and can be used for protection against electrical overvoltages of high-voltage electrical networks. The devices known are elicits from thunderstorm and switching overvoltages, including sections in the power systems between the phase conductor and the ground and containing spark gaps that penetrate when a wave appears on the conductor for isolating the electrical equipment of the wave. And diverting its energy to 3 em G1J . When sparks are triggered, a short circuit occurs in the network, which is turned off by the gas generator with a tubular discharge tube or a power system switch. A short connection in the power system does not occur if a non-linear resistor is connected in series with the spark gap in the overvoltage protection device. Valve raNers S2 contain spark gaps and nonlinear resistors with a high degree of nonlinearity. The use of such a resistor, having a small amount of resistance at the occurrence of waves, is a surge, a scientific research institute and a large one after their passage. leads to the limitation of the accompanying current of the industrial frequency to the value that is turned off by the successively included spark gaps. Closest to the proposed device is a nonlinear overvoltage suppressor (SPD) that is switched between phase wire and ground and states from a series of series-connected resistors that have even higher non-linearity. This allows to obtain somewhat improved protective (reduced will-ampere) device characteristics and discourage the use of consecutive spark gaps. Valve arresters in the normal mode of the network isolate the resistors from the voltage of the phase conductors and thereby protect them from overheating. VA due to the flow of a long current. In nonlinear overvoltage suppressors, there is no need for spark gaps, since even without them, the continuous current through the resistors, the flow at the rated phase voltage, is milligilpair. In this case, the energy in the resistors is negligible and easily dissipated in the NW environment. However, the non-linear resistors of the surge arrester have limited bandwidth. With long-term effects of operating voltage (or near frequencies) exceeding the maximum phase voltage of the network, they can fail due to the flow of continuous current through the resistors which is higher than the permissible value. Therefore, the number of series-connected resistors has to be chosen based on the possible maximum voltages on the arrester. At the same time, the protective (current-voltage) characteristics of the arrester are deteriorated. Selection The number of series-connected resistors at the maximum phase voltage can cause damage to the device when exposed to prolonged voltage. The purpose of the invention is to improve the current-voltage characteristic of a nonlinear overvoltage suppressor in normal modes, which allows reducing the number of its damages in the modes of a prolonged increase in the voltage of the operating frequency or close frequencies. The goal is achieved by the fact that the Overvoltage Protection Device, which contains two series-connected nonlinear resistors connected between the network wire and ground, also includes a voltage divider between the network wire and ground, a voltage relay, a time relay and a switching device, and the output the voltage divider is connected to the input of the voltage relay, the output of the voltage relay to the input of the time relay, the output of the time relay to the control input of the switching device, which is connected between the midpoint of two series-connected resistors and ground. FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed security device in FIG. 2 - volt-ampere characteristic of each of the resistors and full volt-ampere characteristic of both series-connected resistors; in fig. 3 is a complete electrical circuit of the proposed device. The overvoltage protection device contains a high voltage network 1, a primary 2 and an additional 3 nonlinear resistors, a voltage divider 4, a voltage relay 5, a time relay 6 and a switching device 7. The resistor 2 is designed for maximum phase voltage of the network, for example In a bkV network, it is 115% of the rated voltage. Resistor 2 is designed for the highest voltage that can occur in emergency conditions above the maximum phase voltage of the network. So, for example, if there are b kV in the same network when one of the Jaa closes to ground on two other phases

наибольшее напр жение со :тавл ет 180% от фазного напр жени , то резистор 3 рассчитываетс на напр жение 180-115 65% от номинального фазного напр жени сети. В рабочем режиме когда напр жение на проЬоде 1 сети высокого напр жени равно номинальному либо незначительно превьаиает его (до 1,2 Уц) между проводом 1 сети и землей включен основной нелинейный резистор 2, имеющий вольтамперную характеристику 8 на фиг. 2, Така вольтамперна характеристика обеспечивает глубокое ограничение кратковременных перенапр жений, по вл ющихс на проводе 1 высокого напр жени . Однако при по влении на проводе 1 длительного повышени напр жени и сверх 1,2 и происходило бы недопустимое увеличение тока, протекающего через резистор 2, что привело бы к его разрушению. Дл предотвращени этого последовательно с основным нелинейным резистором 2 включен дополнительный нелинейный резистор 3, вольтамперна харктеристика которого приведена на фиг. 2 (крива 9). На фиг. 2 приведена также суммарна вольтамперна характеристика последовательно соединенных-резисторов 2 и 3 (крива 10). Увеличение напр хсени до (J в этом случае не вызывает увеличени тока сверх номинального .Since the highest voltage is co: it is 180% of the phase voltage, then the resistor 3 is calculated for a voltage of 180-115 to 65% of the nominal phase voltage of the network. In the operating mode, when the voltage on the high voltage network 1 is equal to the nominal or slightly exceeds it (up to 1.2 Uz), the main nonlinear resistor 2 is connected between the network 1 and ground and has a current-voltage characteristic 8 in FIG. 2, Such a volt-ampere characteristic provides a deep limitation of the short-term overvoltages appearing on the high voltage wire 1. However, when a long-term voltage increase in excess of 1.2 was observed on wire 1, an unacceptable increase in the current flowing through the resistor 2 would occur, which would lead to its destruction. To prevent this, an additional non-linear resistor 3 is connected in series with the main non-linear resistor, the current-voltage characteristic of which is shown in FIG. 2 (curve 9). FIG. 2 also shows the total volt-ampere characteristic of series-connected resistors 2 and 3 (curve 10). Increasing napr Xeni to (J in this case does not cause an increase in current above the nominal.

Схема (фиг. 1) работает спедуиадим образомоThe scheme (Fig. 1) works in a speduyadim way

При возрастании напр жени выше 1,2 Ujj срабатывает реле 5 напр жени , запитанное от низковольтного плеча делител 4 напр жени (либо ет вторичной обмотки трансформатора напр жени ) , подключенного между проводом 1 сети высокого напр жени и .землей (фиг. 3) .As the voltage rises above 1.2 Ujj, the voltage relay 5 operates, powered from the low voltage arm of the voltage divider 4 (or the secondary winding of the voltage transformer) connected between the high voltage network 1 and the earth (Fig. 3).

Реле 5 напр жени своими контактами 11 замыкает цепь питани обмоткиThe relay 5 voltage with its contacts 11 closes the power supply circuit of the winding

реле 6 времени. Реле времени обеспечивает выдержку времени (несколько секунд), необходимую дл предотвращени ложного срабатывани устройства при кратковременных повышени х напр жени иа проводе 1, не представл ющих опасности дл нелинейного резистора 2. ПсЗсле срабатывани реле 6 времени его нормально разомкнутые контакты 12 включают питание relay 6 time. The time relay provides the time delay (several seconds) necessary to prevent the device from malfunctioning during short-term voltage rises in wire 1, which do not pose a danger to nonlinear resistor 2. After a time 6 relay triggers its normally open contacts 12 to turn on the power

0 катушки отключени коммутационного аппарата 7, например контактора или выключател . При этом последний размыкает свои нормально замкнуты контакты 13, и тем самым резистор 3 0 of the switching coil of the switching device 7, for example a contactor or a switch. In this case, the latter opens its normally closed contacts 13, and thus the resistor 3

5 включаетс последовательно с резистором 2.5 is connected in series with resistor 2.

Таким образом, предлагаемое защитное устройство, именвдее в нормальном режиме вольамперную характерис0 тику 8 (фиг. 2), позвол ет обеспечить глубокое ограничение перенапр жени на защищаемом проводе, а при длительном повьаиении напр жени обычно возникающем при аварийных Thus, the proposed protective device, namely in the normal mode, the voltage-current characteristic 8 (Fig. 2), allows for a deep limitation of the overvoltage on the protected wire, and during long-term voltage variations, usually occurring during emergency

5 режимах сети, предотвращает разрушение нелинейного резистора 2 в результате подключенн дополнительного резистора и перехода на вольтамперную характеристику 10 (фиг. 2). 5 network modes, prevents the destruction of the nonlinear resistor 2 as a result of the connected additional resistor and the transition to the current-voltage characteristic 10 (Fig. 2).

0 I I0 I I

Улучшение защитных характеристнк устройства позвол ет уменьшить величины опасных газовых и внутренних перенапр жений в высоковольтных Improving the protective characteristics of the device can reduce the magnitude of hazardous gas and internal overvoltages in high voltage

5 электрических системах, снизить уровень изол ции силовых трансформаторов и другого электрооборудовани энергосистем и удешевить их строительство .5 electrical systems, reduce the level of insulation of power transformers and other electrical equipment of power systems and reduce the cost of their construction.

00

Улучшенна вольтгмперна характеристика предлагаемого устройства позвол ет снизить аварийность в энергосистемах.The improved volt-ampere characteristic of the proposed device allows decreasing the accident rate in power systems.

ГR

++

ПP

LJLj

7J7J

Claims

OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE, containing two subsequently connected non-linear resistors connected between the network wire and ground, characterized in that, in order to improve the current-voltage characteristics of these resistors, the device includes a voltage divider between the network wire and ground, relay, voltage , a time relay and a switching apparatus, wherein the output of the voltage divider is connected to the input of the voltage relay, the output of the voltage relay is connected to the input of the time relay, the output of the time relay is connected to the control input of the switching device an atom that is connected between the midpoint of two series-connected non-linear resistors and ground.