УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Предполагаемая полезная модель относится к электротехнике и предназначено для защиты электроустановок, преимущественно электрического транспорта, в том числе троллейбусов с контакторным, тиристорным и транзисторным управлением. Может использоваться в сетях, как с изолированным, так и заземлённым отрицательным полюсом. В процессе эксплуатации изоляция электроустановок находится под воздействием импульсов перенапряжений.
Импульсы перенапряжений возникают, как в самой электроустановке, так и в питающей сети.
Как показали исследования, на двигающихся троллейбусах импульсы перенапряжений возникают, в среднем, с частотой 60 импульсов в час, причём пиковые значения перенапряжений могут достигать более 3000 В и длиться до 2мс.Возникновение перенапряжений приводит к старению изоляции, вызванному процессами ионизации в изоляции.
Вместе с тем, изоляция является главным защитным средством человека от поражения электрическим током при контакте с системой питания, кроме этого, от состояния изоляции в наибольщей степени зависит уровень электробезопасности и пожаробезопасности электроустановки.
Известны устройства для зашщы электроустановок от перенапряжений. К ним относятся защитные промежутки и вентильные разрядники 1,с. 134-138.
Принцип действия этих устройств заключается в том, что имеется воздушный искровой промежуток между двумя токоведущими частями, одна из которых подключена к фазе сети, а другая - к земле. В результате превышения направлением сети номинального значения на заданную величину происходит пробой воздушного промежутка, после чего напряжение на изоляции электроустановки определяется падением напряжения на
воздушном промежутке защитного устройства. Таким образом, защитное устройство «срезает верхнюю часть перенапряжения.
Основным недостатком известных защитных устройств является высокий уровень ограничения перенапряжений, что приводит к возникновению сопровождающего тока.
Известно устройство для защиты электроустановок от перенапряжений, содержащее нелинейный ограничитель перенапряжений 1,с. 142. Данное устройство является наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и выбрано в качестве прототипа.
Нелинейные ограничители перенапряжений изготавливаются на основе резисторов с высокой степенью нелинейности, имеющих разную проводимость при номинальном и повыщенном напряжении. Вследствие этого при рабочем напряжении через резисторы проходит ничтожный ток, что позволяет исключить искровой промежуток и подключать нелинейный ограничитель перенапряжений непосредственно к сети.
При напряжении меньщем напряжения «срабатывания проводимость нелинейного ограничителя перенапряжений низка, и ток, проходящий через него не превьппает 0.5-1 мА. С увеличением напряжения выше порога «срабатывания проводимость устройства резко возрастает и проходяпщй через него ток может достигать сотен и даже тысяч ампер. При этом напряжение на изоляции превышает остаточного напряжения на ограничителе перенапряжений, которое значительно ниже волны перенапряжений.
Существенным недостатком прототипа является отсутствие непрерывного автоматического контроля за техническим состоянием устройства в процессе его эксплуатации, как правило, контроль осуществляется внешним профилактическим осмотром один раз в три месяца и профилактическими испытаниями один раз в три года, что не обеспечивает своевременное выявление вышедпхих из строя ограничителей перенапряжений.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать устройство для защиты электроустановок от перенапряжений путём введения в него узла, осуществляющая непрерывный автоматический контроль за техническим состоянием ограничителя перенапряжений в процессе его эксплуатации, что позволяет повыстъ надёжность защиты изоляции электроустановок.
Поставленная задача рещается тем, что в устройство для защиты от перенапряжений, содержащее нелинейный ограничитель перенапряжений, согласно полезной модели, дополнительно введены блок автоматического контроля ограничения импульсов и блок сигнализации, вход которого соединён с первым выходом блока автоматического контроля ограничения импульсов, при этом блок автоматического контроля ограничения импульсов снабжён вторым выходом и соединён входом с выходом нелинейного ограничителя неренапряжений.
Кроме этого, устройство дополнительно может содержать блок обработки информации, соединённый входом с выходом блока сигнализации.
Использование в заявляемом устройстве блока автоматического контроля ограничения импульсов позволяет вести автоматический контроль за срабатыванием нелинейного ограничителя перенапряжений и подавать информацию на вход блока сигнализации.
При нормальном техническом состоянии ограничителя перенапряжений блок автоматического контроля фиксирует его срабатывание в момент ограничения импульса. При этом блок сигнализации выдаёт контрольный . сигнал. Длительное отсутствие сигнала свидетельствует о возможном выходе из строя ограничителя перенапряжений.
Блок обрабатки информации дополнительно позволяет вести учёт количества ограниченных импу;п сов, что даёт возможность анализировать режим работы ограничителя перенапряжений и прогнозировать возможность сбоя в процессе его эксплуатации.
Па чертеже представлена схема подключения устройства в преимущественном варианте его исполнения.
Устройство для защиты электроустановок от перенапряжений содержит нелинейный ограничитель перепапряжешш 1, вход которого подключён к сети, а выход - к входу блока автоматического контроля ограничения импульсов 2, выполненного в виде трансформатора тока. Выход первичной обмотки трансформатора тока подключён к сети, а выход вторичной обмотки - к входу блока сигнализации 3. Блок сигнализации 3 содержит светодиод, подключённый к транзисторному ключу, и обеспечивается автономным питанием от батареи или бортовой сети электроустановки. К выходу блока 3 подсоединён вход блока информации 4. В качестве блока информации может использоваться персональный компьютер.
Устройство работает следующим образом.
При возникновении импульса перенапряжения проводимость нелинейного ограничителя перенапряжений резко возрастает. Это обеспечивает прохождение через ограничитель 1 импульсного тока большой величины, который создаёт падение напряжения в цепи. В случае нормальной работы ограничителя падение напряжения составляет не более 80% пробивного напряжения изоляции. Проходящий через первичную обмотку трансформатора тока блока автоматического контроля ограничения импульсов 2 импульсный ток усиливается вторичной обмоткой. С вторичной обмотки сигнал подаётся на вход блока сигнализации 3, обеспечивая открывание транзисторного ключа.
При открывании транзисторного ключа на светодиод поступает питание от автономного источника. Происходит загорание светодиода, который горит только в момент ограничения импульса перенапряжения.
1УБлок обработки информации 4 фиксирует число срабатываний блока сигнализации 3 и отражает информацию о количестве ограниченных импульсов, что позволяет судить о режиме работы электроустановки.
Блок обработки информации может также измерять токи утечки, осуществлять контроль за работой электрооборудования и при необходимости выполнять дрзтие функции. В случае выхода из строя нелинейного ограничителя перенапряжений 1, импульсный ток через него и, соответственно, через блок 2 не проходит и загорание светодиода не происходит.
Возможен вариант реализации устройства, при котором транзисторный ключ блока 3 во время отсутствия импульсов перенапряжения открыт, что обеспечивает горение светодиода. В момент прохождения импульса ключ закрывается и светодиод гаснет.
Таким образом, незагорание или постоянное горение светодиода блока сигнализации свидетельствуют о неисправности нелинейного ограничителя перенапряжений.
Устройство испытывали на троллейбусе марки Т-45.
В качестве нелинейного ограничителя перенапряжений использовался ограничитель перенапряжений с нелинейным резистором, корпус ограничителя имел двойную изоляцию. Устройство, установленное на вводах 600В, обеспечивало, в среднем, 60 ограничений импульсов перенапряжений в час.
Добавочное подключение устройства параллельно контактам контакторов пуско-тормозной системы троллейбуса снижало импульсы перенапряжений, возникающие при обрыве дуги контакторов.
При возникновении импульса перенапряжений загорался светодиод блока сигнализации, что свидетельствовало о работоспособности устройства. 1 В. П. Ларионов и издат, 1982; 296с.
пт Источник информации: др. «Техника высоких напряжений М.: ЭнергоФормула