ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫЙ

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для защиты от перенапряжения электроустановок с длительно протекающими токами однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) и высоким уровнем токов короткого замыкания (КЗ).
Из существующего уровня техники известен ограничитель перенапряжения нелинейный (ΟΠΗ) на номинальное напряжение 10 кВ и ниже, устанавливаемый на секциях (в ячейки трансформаторов напряжения, в присоединениях силовых трансформаторов, электродвигателей, линий) и подключаемый к электроустановке через специальный предохранитель, у которого сечение плавкой вставки выбирается таким образом, чтобы выдержать токи коммутационных и грозовых импульсов, в тоже время он должен срабатывать при повреждениях самих ΟΠΗ, отключая токи КЗ (Иманов Г.М., Халилов Ф.Х., Таджибаев А.И. Методика выбора нелинейных ограничителей перенапряжения. Издательство Пермского энергетического института повышения квалификации министерства топлива и энергетики Российской Федерации, С-Пб, 2004 г.)
Наиболее близким к заявленному техническому решению является ΟΠΗ, содержащий герметичный изоляционный корпус, верхний и нижний электроды, нелинейные резисторы и выводы для подключения к электроустановке, отличающийся тем, что в корпусе выполнена, без нарушения герметичных и изоляционных свойств, цилиндрическая полость, в которой установлена дополнительно введенная плавкая вставка, закрепленная на крышке, цилиндрическая полость заполнена кварцевым песком с возможностью гашения дуги при перегорании плавкой вставки, на нижнем электроде выполнена прорезь с возможностью ножевого контакта с плавкой вставкой, в верхний электрод запрессован металлический диск, в котором размещена крышка с плавкой вставкой, а выводы для подключения к электроустановке выполнены на верхнем электроде и крышке. (Патент RU на полезную модель №126188, МПК Н01С 7/12, Н01Н 85/055, 20.03.2013)
Недостатком указанных технических решений является термическая неустойчивость ΟΠΗ при длительно протекающих токах ОЗЗ, поскольку допустимое время их термической устойчивости варьируются в пределах от доли секунды до сотен секунд, в то время как продолжительность режима ОЗЗ от 2х часов и более, так как в сетях 6-35 кВ токи ОЗЗ (от 0,8 А и выше) релейная защита не отключает.
Плавкая вставка известных предохранителей не обеспечивает защиту ΟΠΗ в режиме ОЗЗ, поскольку длительность плавления плавкой вставки составляет (1-2) часа при токах перегрузки, превышающих номинальный ток в (1,3-2) раза.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение термической стойкости ΟΠΗ при длительно протекающих токах ОЗЗ путем сокращения времени их протекания при сохранении взрывобезопасности ΟΠΗ в режиме КЗ.
Технический результат достигается за счет того, что в ограничителе перенапряжения нелинейном, содержащем герметичный изоляционный корпус, верхний и нижний электроды, нелинейные резисторы и выводы для подключения к электроустановке, в корпусе выполнена, без нарушения герметичных и изоляционных свойств, цилиндрическая полость, в которой установлена плавкая вставка, выполненная с возможностью отключения большого и малого тока короткого замыкания и закрепленная на крышке, цилиндрическая полость заполнена кварцевым песком с возможностью гашения дуги при перегорании плавкой вставки, на нижнем электроде выполнена прорезь с возможностью ножевого контакта с плавкой вставкой, в верхний электрод запрессован металлический диск, в котором размещена крышка с плавкой вставкой, а выводы для подключения к электроустановке выполнены на верхнем электроде и крышке, согласно предлагаемой полезной модели, плавкая вставка выполнена с возможностью отключения токов однофазного замыкания на землю, центральная часть плавкой вставки содержит верхний изолирующий элемент, центральный плавкий элемент и нижний изолирующий элемент, при этом центральный плавкий элемент выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки и с возможностью снижения времени плавления плавкой вставки при токах однофазного замыкания на землю, причем верхний и нижний изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения корпуса.
Таким образом, приведенная совокупность признаков обеспечивает защиту ΟΠΗ от теплового разрушения вследствие нарушения тепловой устойчивости нелинейных резисторов путем отключения токов ОЗЗ плавкой вставкой при сохранении взрывобезопасности ΟΠΗ при КЗ.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена конструкция предлагаемого ΟΠΗ.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - герметичный изоляционный корпус;
2 - верхний электрод;
3 - нелинейные резисторы;
4 - цилиндрическая полость;
5 - выводы для подключения к электроустановке;
6 - плавкая вставка;
7 - прорезь для ножевого контакта ПВ;
8 - ножевой контакт ПВ;
9 - металлический диск;
10 - крышка;
11 - кварцевый песок;
12 - нижний электрод;
13 - верхний изолирующий элемент;
14 - центральный плавкий элемент;
15 - нижний изолирующий элемент.
Ограничитель перенапряжения нелинейный (ΟΠΗ) содержит герметичный изоляционный корпус 1, верхний 2 и нижний 12 электроды, нелинейные резисторы 3 и выводы 5 для подключения к электроустановке. В корпусе 1 выполнена, без нарушения герметичных и изоляционных свойств, цилиндрическая полость 4, в которой установлена плавкая вставка 6, выполненная с возможностью отключения большого и малого токов короткого замыкания и закрепленная на крышке 10. Цилиндрическая полость 4 заполнена кварцевым песком 11 с возможностью гашения дуги при перегорании плавкой вставки 6. На нижнем электроде 12 выполнена прорезь 7 с возможностью ножевого контакта с плавкой вставкой 6. В верхний электрод 2 запрессован металлический диск 9, в котором размещена крышка 10 с плавкой вставкой 6, а выводы 5 для подключения к электроустановке выполнены на верхнем электроде 2 и крышке 10.
Отличием предлагаемого ΟΠΗ является то, что плавкая вставка 6 выполнена с возможностью отключения токов однофазного замыкания на землю, центральная часть плавкой вставки 6 содержит верхний изолирующий элемент 13, центральный плавкий элемент 14 и нижний изолирующий элемент 15, при этом центральный плавкий элемент 14 выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки бис возможностью снижения времени плавления плавкой вставки 6 при токах однофазного замыкания на землю, причем верхний 13 и нижний 15 изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения корпуса 1.
Ограничитель перенапряжения нелинейный (ΟΠΗ) на номинальные напряжения 6-10 кВ работает следующим образом.
В нормальном режиме через ΟΠΗ, который находится под рабочим напряжением, течет ток от долей миллиампера до нескольких ампер в зависимости от класса напряжения защищаемого объекта, при этом его внутренние сопротивление находится в пределах от десятков до сотен Ом. При появлении коммутационных или грозовых перенапряжений в течение наносекунд внутреннее сопротивление падает на несколько порядков, а ток через аппарат возрастает и в окружающую среду отводится избыточная электрическая энергия, запасенная в переходных процессах.
В режиме ОЗЗ при неустойчиво горящей дуге в сети возникают перенапряжения, которые могут существовать длительное время (от 2 часов и более), однако допустимое время работы ΟΠΗ без теплового разрушения варьируется от долей до сотен секунд, в зависимости от типа ΟΠΗ и кратности перенапряжений. Для того, чтобы сохранить термическую устойчивость ΟΠΗ встроенная плавкая вставка 6 расплавляется на центральном участке, ограничивая время протекания токов ОЗЗ до допустимого для ΟΠΗ времени термической устойчивости.
В режиме КЗ токи через нелинейные резисторы 3 превышают допустимые для ΟΠΗ токи взрывобезопасности. При этом встроенная плавкая вставка 6 перегорает по всей длине одновременно, отключая токи КЗ и повышая взрывобезопасность ΟΠΗ.
Использование предлагаемого ΟΠΗ предполагается в организациях, обслуживающих многочисленные подстанции и распределительные сети, где длительно существуют ОЗЗ и часто происходит КЗ, в связи с чем имеет место высокая аварийность ΟΠΗ и защищаемого оборудования.