ЛИНЕЙНЫЙ РАЗРЯДНИК С ВНЕШНИМ ИСКРОВЫМ ПРОМЕЖУТКОМ
EXTERNAL GAP LINEAR ARRESTER

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к линейному разряднику с внешним искровым промежутком и способу защиты линии электропередачи от импульсов с его помощью.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Защита линий электропередачи от риска пробоя, индуцированного грозовым разрядом, может быть обеспечена за счет использования линейного разрядника с внешним искровым промежутком (EGLA), электрически соединенного в параллель с линейными изоляторами на опорах линий электропередачи. Разрядник EGLA обычно состоит из единичного внешнего искрового промежутка, последовательно соединенного с последовательным варисторным блоком (SVU). При попадании молнии в линию электропередачи конфигурация последовательного промежутка обеспечивает его искровое перекрытие, что активирует проводимость блока SVU и позволяет безопасно отвести ток грозовых перенапряжений на землю без пробоя изолятора в линии. По ряду причин блок SVU может быть перегружен, и поэтому важно, чтобы линия могла запитываться и оставаться в эксплуатации даже в случае выхода из строя блока SVU. В это связи традиционно необходимо предусмотреть достаточно большую величину промежутка для гарантированного предотвращения его перекрытия искрой, например, при воздействии импульсов, вызванных коммутациями.
Требования, предъявляемые к конфигурации последовательного промежутка разрядника EGLA, сложно удовлетворить из-за противоречащих друг другу критериев, требующих, чтобы было обеспечено искровое перекрытие при грозовом разряде, но не при воздействии коммутирующих импульсов. Сложности получения подходящей конфигурации возрастают по мере повышения напряжения в линиях электропередачи.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить такую конструкцию разрядника EGLA, в которой акцент был бы сделан, главным образом, на аспекте искрового перекрытия при грозовом разряде.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен линейный разрядник с внешним искровым промежутком (EGLA) для линий электропередачи. Разрядник EGLA содержит: последовательный варисторный блок (SVU), характеризующийся наличием первого конца и второго конца, причем блок SVU выполнен с возможностью подсоединения между линией электропередачи и заземлением; блок первичного искрового промежутка, последовательно соединенный с первым концом блока SVU; вторичный промежуток, расположенный между вторым концом блока SVU и заземлением, причем вторичный промежуток последовательно соединен со вторым концом блока SVU; закорачивающую перемычку, соединенную в параллель с вторичным промежутком; и разъединитель, установленный в закорачивающей перемычке, причем этот разъединитель выполнен с возможностью размыкания закорачивающей перемычки в случае перегрузки блока SVU.
С помощью предложенного разрядника EGLA, в котором предусмотрено контролируемое включение второго последовательного промежутка, облегчается получение походящей конфигурации разрядника EGLA. Хотя представленный разрядник EGLA больше всего подходит для использования в сфере сверхвысоких напряжений, он также подходит для использования в сфере более низких и более высоких напряжений.
Блок первичного искрового промежутка может быть выполнен с возможностью перекрытия искрой при воздействии грозовых импульсов и коммутирующих импульсов, но не при кратковременном повышении напряжения промышленной частоты (TOV).
Блок первичного искрового промежутка может быть выполнен с возможностью перекрытия искрой при воздействии грозовых импульсов, но не TOV.
Вторичный промежуток может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов.
Вторичный промежуток, равно как и первичный искровой промежуток, может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов.
Разъединитель может быть выполнен с возможностью размыкания закорачивающей перемычки путем разделения закорачивающей перемычки на две отдельные части.
Конфигурация разрядника EGLA может быть рассчитана на ультравысокое напряжение.
Закорачивающая перемычка может представлять собой визуальный индикатор отказа блока SVU.
Разъединитель может содержать заряд взрывчатого вещества с пассивным активатором.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ зашиты линий электропередачи от импульсов. Этот способ реализуется в разряднике EGLA, и он предусматривает следующее: когда блок SVU, подключенный между линией электропередачи и заземлением, перегружен вследствие искрового перекрытия в блоке первичного искрового промежутка, последовательно подключенного между первым концом блока SVU и линией электропередачи, обеспечивается размыкание закорачивающей перемычки разъединителем, причем эта закорачивающая перемычка соединена в параллель с вторичным промежутком, последовательно подключенным между вторым концом блока SVU и заземлением.
Напряжение искрового перекрытия может наводиться грозовым импульсом или коммутирующим импульсом, но не TOV.
Вторичный промежуток может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов.
Вторичный промежуток, равно как и первичный искровой промежуток, может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов.
Стадия размыкания может предусматривать активацию разъединителя с целью разделения закорачивающей перемычки на две отдельные части.
Конфигурация разрядника EGLA может быть рассчитана на ультравысокое напряжение.
Предложенный способ может дополнительно предусматривать визуальную индикацию рабочего состояния блока SVU.
В общем, все термины, используемые в формуле заявленного изобретения, должны пониматься в их обычном значении применительно к данной области технического применения, если только в явной форме не указано иное. Все ссылки на «один/конкретный элемент, устройство, компонент, средство, стадию и тому подобное» должны трактоваться как относящиеся, по меньшей мере, к одному примеру осуществления элемента, устройства, компонента, средства, стадии и тому подобного, если только в явной форме не указано иное. Стадии любого способа, раскрытого в настоящем документе, не обязательно должны выполняться в описанном порядке, если только это не указано в явной форме.
Краткое описание фигур
Настоящее изобретение описано ниже для примера в привязке к прилагаемым чертежам, где:
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее разрядник EGLA согласно одному из вариантов осуществления заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
На фиг. 2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее разрядник EGLA согласно одному из вариантов осуществления заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
На фиг. 3 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее разрядник EGLA в привязке к изоляторам опоры; а
На фиг. 4 показана блок-схема, иллюстрирующая реализацию способа согласно одному из вариантов осуществления заявленного изобретения, описанному в настоящем документе.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Настоящее изобретение будет подробнее описано ниже в привязке к прилагаемым чертежам, на которых проиллюстрированы некоторые варианты его осуществления. Однако заявленное изобретение может быть реализовано во многих других формах, и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами своего осуществления, раскрытыми в настоящем документе; вернее сказать, что эти варианты осуществления представлены лишь для примера с тем, чтобы обеспечить исчерпывающее и полное описание заявленного изобретения, а также в полной мере ознакомить специалистов в данной области техники с его объемом. По всему тексту описания одни и те же элементы обозначены одинаковыми номерами позиций.
Физический воздушный промежуток или расстояние разряда между электродами в линейном разряднике с внешним искровым промежутком (EGLA) частично задает критическое напряжение перекрытия (CFO) для конкретного импульса. Кроме того, большое значение имеет также вид или форма электродов промежутка, определяющая так называемый «коэффициент зазора», который влияет на вероятность пробоя при заданном перенапряжении или импульсе. Для гарантированного предотвращения пробоя EGLA при воздействии коммутационных перенапряжений, когда последовательный варисторный блок (SVU) разрядника EGLA не функционирует, может потребоваться большой воздушный промежуток с высоким коэффициентом зазора. Однако при использовании особой конфигурации, необходимой в иных случаях для обеспечения надлежащего срабатывания при воздействии грозовых импульсов, может оказаться невозможным обеспечить достаточно большой промежуток с высоким коэффициентом зазора при воздействии коммутирующих импульсов. За счет последовательного включения вторичного промежутка только в случае выхода из строя блока SVU конфигурация первичного промежутка может без труда справляться с грозовыми импульсами, а введенный вторичный промежуток также позволяет выдерживать коммутирующие импульсы заданной амплитуды без пробоя. Коэффициент зазора может быть повышен за счет использования более одного последовательного промежутка.
Вторичный последовательный промежуток включается в зависимости от состояния блока SVU в качестве средства повышения выдерживаемого напряжения коммутирующего импульса (SIWV)/уровня базовой коммутации (BSL) разрядника EGLA с тем, чтобы тот мог выдерживать вызванные коммутациями импульсы с более высокой амплитудой. Это важно для тех сфер применения, где используется ультравысокое напряжение, но также может оказаться полезным и в сферах, где используется более низкое напряжение.
За счет контролируемого включения вторичного последовательного промежутка лишь в случае выхода из строя блока SVU первичный последовательный промежуток может быть выполнен с возможностью выдерживать грозовые импульсы и кратковременные повышения напряжения промышленной частоты (TOV). Благодаря введению вторичного промежутка могут быть улучшены характеристики противодействия коммутирующим импульсам заданной амплитуды, а также в случае выхода из строя блока SVU без пробоя линейной изоляции. Первичный последовательный промежуток может быть, например, выполнен с возможностью перекрытия искрой при воздействии грозовых импульсов и коммутирующих импульсов в нормальном режиме работы, поскольку когда блок SVU выведен из строя, вторичный последовательный промежуток вместе с первичным промежутком будет предотвращать искровое перекрытие при воздействии коммутирующих импульсов. Второй последовательный промежуток может быть также выполнен с возможностью предотвращения искрового перекрытия при воздействии коммутирующих импульсов без учета первичного промежутка.
Один из вариантов осуществления разрядника EGLA для линий электропередачи описан в привязке к фиг. 1. Линия электропередачи удерживается опорой линии электропередачи с помощью линейного изолятора. Разрядник EGLA располагается между линией электропередачи и опорой линии электропередачи и электрически соединен в параллель с линейным изолятором. Разрядник EGLA содержит первичный искровой промежуток, предусмотренный между первым концом блока SVU 1 и линией электропередачи. Разрядник EGLA дополнительно содержит вторичный промежуток, проходящий между вторым концом блока SVU 1 и заземлением (через опору линии электропередачи). Блок SVU 1, первичный искровой промежуток и вторичный промежуток соединены последовательно. Разрядник EGLA также содержит закорачивающую перемычку 3, соединенную в параллель с вторичным промежутком, причем в закорачивающей перемычке установлен разъединитель 4.
Блок SVU 1 содержит три разных варистора 1a, 1b и 1с, подключенных последовательно с помощью гибких связей. Однако количество последовательных варисторов может варьироваться в зависимости от напряжения в линиях электропередачи.
Первичный искровой промежуток обеспечивается блоком 8 первичного искрового промежутка, который содержит подвесной изолятор 5 с электродами 2а и 2b промежутка на его концах. При конструктивном решении, в котором учитываются только грозовые импульсы и TOV, выбор характеристик подвесного изолятора и электродов промежутка становится простым и понятным для специалиста в данной области техники.
Вторичный промежуток проходит через подвесной изолятор 6. При конструктивном решении, в котором предотвращается прохождение коммутирующих импульсов через первичный искровой промежуток и вторичный промежуток, выбор характеристик подвесного изолятора становится простым и понятным для специалиста в данной области техники.
Закорачивающая перемычка 3 представляет собой электропроводное соединение, предусмотренное между вторым концом блока SVU 1 и заземлением. Оно может быть выполнено, например, в виде провода, кабеля, цепи, проводника, стержня, трубки, сцепки или иного средства, подходящего для проведения тока.
Разъединитель 4 выполнен с возможностью активации при заданном токе перегрузки. Разъединитель 4 может, например, содержать заряд взрывчатого вещества с пассивным активатором.
Закорачивающая перемычка 3 может быть дополнительно использована в качестве индикатора рабочего состояния блока SVU 1. При перегрузке блока SVU 1 разъединитель 4 разделит провод закорачивающей перемычки 3 на две отдельные части, после чего эти две отдельные части будут свисать прямо вниз, соответственно, с блока SVU 1 и заземления. С определенного расстояния, даже с земли или воздуха, будет видно невооруженным глазом, что блок SVU больше не выполняет свои прямые функции. Хотя показано, что разъединитель 4 располагается по центру закорачивающей перемычки 3, в других вариантах осуществления он может располагаться в иных местах закорачивающей перемычки 3. К примеру, он может находиться ближе к блоку SVU 1, вследствие чего закорачивающая перемычка 3 будет свисать вдоль опоры линии электропередачи; или же, например, он может находиться ближе к опоре линии электропередачи, вследствие чего закорачивающая перемычка 3 будет свисать с блока SVU 1.
Линия электропередачи, на подсоединение к которой при эксплуатации рассчитан разрядник EGLA, может представлять собой линию электропередачи сверхвысокого напряжения. Заземлением, на подсоединение к которому при эксплуатации рассчитан разрядник EGLA, может служить опора линии электропередачи.
Один из вариантов осуществления разрядника EGLA для линий электропередачи описан в привязке к фиг. 2. Линия электропередачи удерживается опорой линии электропередачи с помощью линейного изолятора. Разрядник EGLA располагается между линией электропередачи и опорой линии электропередачи и электрически соединен в параллель с линейным изолятором. Разрядник EGLA содержит первичный искровой промежуток, предусмотренный между первым концом блока SVU 1 и линией электропередачи. Разрядник EGLA дополнительно содержит вторичный промежуток, проходящий между вторым концом блока SVU 1 и заземлением (через опору линии электропередачи). Блок SVU 1, первичный искровой промежуток и вторичный промежуток соединены последовательно. Разрядник EGLA также содержит закорачивающую перемычку 3, соединенную в параллель с вторичным промежутком, причем в закорачивающей перемычке установлен разъединитель 4.
Блок SVU 1 содержит три варистора 1a, 1b и 1с, подключенных последовательно с помощью гибких связей. При этом количество последовательных варисторов может варьироваться в зависимости от напряжения в линиях электропередачи. Второй конец блока SVU 1 может быть снабжен нижним грузом 7 с целью удержания разрядника EGLA, свисающего прямо вниз, в относительно неподвижном состоянии.
Первичный искровой промежуток задается блоком 8 первичного искрового промежутка, содержащим подвесной изолятор 5 с электродами 2а и 2b промежутка на своих концах. При конструктивном решении, в котором учитываются только грозовые импульсы и TOV, выбор характеристик подвесного изолятора и электродов промежутка становится для специалиста в данной области техники простым и понятным.
Вторичный промежуток проходит по воздуху. При конструктивном решении, в котором предотвращается прохождение коммутирующих импульсов через первичный искровой промежуток и вторичный промежуток, выбор характеристик воздушного промежутка становится для специалиста в данной области техники простым и понятным.
Закорачивающая перемычка 3 представляет собой электропроводное соединение, предусмотренное между вторым концом блока SVU 1 и заземлением. Оно может быть выполнено, например, в виде провода, кабеля, цепи, проводника, стержня, трубки, сцепки или иного средства, подходящего для проведения тока.
Разъединитель 4 выполнен с возможностью активации при заданном токе перегрузки. Разъединитель 5 может, например, содержать заряд взрывчатого вещества с пассивным активатором.
Закорачивающая перемычка 3 может быть дополнительно использована в качестве индикатора рабочего состояния блока SVU 1. При перегрузке блока SVU 1 разъединитель 4 разделит провод закорачивающей перемычки 3 на две отдельные части, после чего эти две отдельные части будут свисать прямо вниз, соответственно, с блока SVU 1 и заземления. С определенного расстояния, даже с земли или воздуха, будет видно невооруженным глазом, что блок SVU больше не выполняет свои прямые функции. Хотя показано, что разъединитель 4 располагается по центру закорачивающей перемычки 3, в других вариантах осуществления он может располагаться в иных местах закорачивающей перемычки 3. К примеру, он может находиться ближе к блоку SVU 1, вследствие чего закорачивающая перемычка 3 будет свисать вдоль опоры линии электропередачи; или же, например, он может находиться ближе к опоре линии электропередачи, вследствие чего закорачивающая перемычка 3 будет свисать с блока SVU 1.
Один из вариантов осуществления разрядника EGLA для линий электропередачи представлен в привязке к фиг. 1 и 2. Разрядник EGLA содержит: блок SVU 1, характеризующийся наличием первого конца и второго конца, причем блок SVU 1 выполнен с возможностью подсоединения между линией электропередачи и заземлением; блок 8 первичного искрового промежутка, последовательно соединенный с первым концом блока SVU 1; вторичный промежуток, расположенный между вторым концом блока SVU 1 и заземлением, причем вторичный промежуток последовательно соединен с вторым концом блока SVU 1; закорачивающую перемычку 3, соединенную в параллель с вторичным промежутком; и разъединитель 4, установленный в закорачивающей перемычке, причем этот разъединитель выполнен с возможностью размыкания закорачивающей перемычки в случае перегрузки блока SVU 1.
Блок первичного искрового промежутка может быть выполнен с возможностью перекрытия искрой при воздействии грозовых импульсов и коммутирующих импульсов, но не при кратковременных повышениях напряжения промышленной частоты (TOV).
Блок первичного искрового промежутка может быть альтернативно выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов, но по-прежнему с возможностью искрового перекрытия при воздействии грозовых импульсов.
Вторичный промежуток может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов.
Вторичный промежуток, равно как и первичный промежуток, может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов, когда блок SVU перегружен.
Разъединитель может содержать заряд взрывчатого вещества, выполненный с возможностью размыкания закорачивающей перемычки 3 путем разделения закорачивающей перемычки 3 на две отдельные части.
Конфигурация разрядника EGLA может быть рассчитана на ультравысокое напряжение, т.е. на напряжение свыше 800 кВ.
Закорачивающая перемычка может представлять собой визуальный индикатор отказа блока SVU.
Варианты осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированные в привязке к фиг. 1 и 2, схематически отображены на виде, параллельном линиям электропередачи. На фиг. 3 схематически показан вид расположения разрядников EGLA перпендикулярно линиям электропередачи. Линейные изоляторы 10 располагаются между линией электропередачи и опорой линии электропередачи, и разрядники EGLA располагаются между линией электропередачи и опорой, т.е. они электрически соединены в параллель с изоляторами 10. Линейный изолятор может представлять собой, например, натяжной изолятор или подвесной изолятор.
Хотя на чертежах показано, что разрядник EGLA отходит вниз от линии электропередачи к мачте опоры линии электропередачи, вместо этого разрядник EGLA может отходить вниз от опорной траверсы линии электропередачи к самой линии электропередачи.
Один из вариантов осуществления способа защиты линий электропередачи от импульсов описан в привязке к фиг. 4. Этот способ реализуется в разряднике EGLA и предусматривает следующее: когда блок SVU, подключенный между линией электропередачи и заземлением, перегружен (стадия S100) вследствие искрового перекрытия в блоке первичного искрового промежутка, последовательно подключенного между первым концом блока SVU и линией электропередачи, обеспечивается размыкание (стадия S110) закорачивающей перемычки разъединителем, причем закорачивающая перемычка соединена в параллель с вторичным промежутком, последовательно подключенным между вторым концом блока SVU и заземлением. В закорачивающей перемычке установлен разъединитель.
Напряжение искрового перекрытия может наводиться грозовым импульсом или коммутирующим импульсом, но не TOV.
Вторичный промежуток может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов.
Вторичный промежуток, равно как и первичный искровой промежуток, может быть выполнен с возможностью предотвращения его перекрытия искрой при воздействии коммутирующих импульсов, когда блок SVU перегружен.
Стадия размыкания может предусматривать активацию разъединителя с целью разделения закорачивающей перемычки на две отдельные части.
Конфигурация разрядника EGLA может быть рассчитана на ультравысокое напряжение.
Предложенный способ может дополнительно предусматривать визуальную индикацию (стадия S120) рабочего состояния блока SVU.
Настоящее изобретение было описано выше, главным образом, на примере лишь некоторых вариантов его осуществления. Однако специалисту в данной области техники нетрудно понять, что в равной степени возможны и другие варианты осуществления настоящего изобретения, входящие в его объем, который определяется прилагаемой формулой.