УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ
OVERSHOOT SUPPRESSION DEVICE

Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите линий электропередач от перенапряжений.
Наиболее близким к заявленному изобретению является известное устройство для защиты от перенапряжений (RU 2313842, МПК Н01С 7/12, Н01Т 4/02, дата публикации 27.12.2007), включающее наружную полимерную оболочку с ребрами, по меньшей мере, одну колонку варисторов, размещенную между двумя концевыми электродами в изоляционном каркасе, выполненном со средней частью цилиндрической формы с сетчатой поверхностью и двумя концевыми частями, внешний диаметр которых больше внешнего диаметра средней части; каркас изготовлен из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, и, по меньшей мере, средняя часть каркаса выполнена со спирально-перекрестной намоткой волокнистого материала с образованием окон; наружная оболочка герметично соединена с концевыми частями каркаса, внутреннее пространство устройства заполнено одним изоляционным материалом. Концевые части каркаса получены путем дополнительной рядовой намотки волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим. На концевых частях изоляционного каркаса выполнена резьба. В качестве изоляционного материала используется полимерная композиция на основе низкомолекулярного кремнийорганического каучука с наполнителем из β-эвкриптита. В качестве волокнистого материала используется стекловолокно. В качестве волокнистого материала используется базальтовое волокно. Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность к грозовым перенапряжениям, а также отсутствие возможности контроля срабатывания устройства и счетчика количества срабатываний.
Задачей настоящего изобретения является устранение в линиях электропередач высокочастотных перенапряжений, а также получение альтернативной электроэнергии.
Технический результат работы устройства состоит в повышении уровня защиты линии электропередач от грозовых перенапряжений, а также в получении электроэнергии, которую можно использовать для сигнализации о срабатывании устройства, либо, при использовании устройства на линиях в районах с высокой степенью грозовой активности, получение альтернативной электроэнергии.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство ограничения перенапряжения включает наружную полимерную оболочку с ребрами, по меньшей мере, одну колонку варисторов, размещенную между двумя концевыми электродами в изоляционном каркасе. Внутри каркаса находятся два металлических цилиндра без одного основания и вставленных друг в друга. Внутренний металлический цилиндр изолирован от наружного и содержит внутри, по меньшей мере, один блок варистора, изолированный от его стенок и имеющий электрическое соединение одного контакта с его основанием с помощью прижимного токопроводящего элемента, соединяемого с линией электропередач и давящего на его второй контакт. На наружной поверхности внутреннего цилиндра расположены первичная изолированная обмотка из токопроводящего материала, один конец которой соединен с внутренним цилиндром, а второй с внешним заземленным цилиндром, и вторичная изолированная обмотка из токопроводящего материала, концы которой выведены из каркаса.
В состав устройства ограничения перенапряжения входит (Фиг. 1) внутренний металлический цилиндр без одного основания 1, внешний металлический цилиндр без одного основания 2, варисторные блоки 3, первичная обмотка 4, вторичная обмотка 5, диэлектрический корпус 6, прижимная пружина 7, крепление подключения фазного провода 8, заземление 9, металлическое основание 10, выводы концов вторичной обмотки 11.
1
2
4
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети при номинальном уровне ее напряжения варисторные блоки 3 представляют собой элемент высокого электрического сопротивления и проводят лишь незначительный ток. При возникновении на линии высокочастотного перенапряжения, являющегося следствием прямого удара молнии или индуктированного напряжения, вызванного ударом молнии в непосредственной близости от линии, варисторные блоки 3 приобретают высокую проводимость. Импульс энергии перенапряжения проходит через них и поступает на внутренний цилиндр 1. Так как один конец первичной обмотки 4 соединен с внутренним цилиндром 1, а второй конец соединен с наружным цилиндром 2, то импульс тока пройдет через нее на наружный цилиндр 2 и далее, так как наружный цилиндр соединен с заземленным основанием 10, отведется в землю. Во время срабатывания устройства и устранения перенапряжения внутренний цилиндр 1 вместе с внешним цилиндром 2 представляют собой электрическую емкость. Первичная обмотка 4 подключена одним концом к внутреннему цилиндру 1, а вторым - к внешнему цилиндру 2 и представляет собой индуктивность. Таким образом, данная конструкция представляет собой параллельный колебательный контур, последовательно к которому подключены варисторные блоки (Фиг. 2). Элемент С символизирует емкость между цилиндрами, элементы L и L символизируют индуктивность первичной и вторичной обмоток. Указанный колебательный контур отстроен на резонансную частоту, при которой осуществляется передача электроэнергии в защищаемой линии электропередач. Так как промышленная частота передачи электроэнергии составляет 50-60 Гц, а грозовые перенапряжения в линии имеют частоту, как правило, 1-10 кГц, то на данных частотах параллельный колебательный контур будет иметь высокую проводимость и пропустит импульс грозового перенапряжения через себя. Таким образом, устранится высокочастотное перенапряжение в защищаемой линии. При прохождении импульса перенапряжения через обмотку 4 она создает изменяющийся во времени магнитный поток, направленный вдоль оси ее намотки, уровень которого находится в зависимости от энергии импульса перенапряжения. Так как первичная обмотка 4 намотана на внутренний цилиндр 1, на который, так же, намотана вторичная обмотка 5, то в обмотке 5, вследствие воздействия на нее изменяющегося во времени магнитного потока, наводится электродвижущая сила, создающая разность потенциалов, а следовательно, и напряжение между выводами концов вторичной обмотки 11. Получаемую таким образом энергию можно использовать для сигнализации о срабатывании устройства. Уровень напряжения между выводами концов обмотки 11 свидетельствует об уровне перенапряжения в линии. При использовании устройства на линии электропередач, находящейся в районе с высокой грозовой активностью, концы вторичной обмотки 11 возможно использовать для подключения к накопителю и приемнику электроэнергии.
Варисторные блоки в составе устройства имеют высокую чувствительность к возникновению на их контактах перенапряжения. Однако наличие последовательно подключенного к ним колебательного контура исключает ложного срабатывания устройства при нормальном режиме работы линии электропередач при рабочем изменении уровня напряжения в ней. Обусловлено это низкой проводимостью колебательного контура на частоте передачи электроэнергии, поскольку данная частота является его резонансной частотой.