МАЛОИНДУКТИВНЫЙ РЕЗИСТОР ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Область техники
Полезная модель относится к электротехнике, а именно, к средствам защиты высоковольтного электротехнического оборудования и, в частности, к резисторам, предназначенным для гашения коммутационных перенапряжений. В частности она может быть применена в ограничителях больших токов короткого замыкания, на основе быстродействующих, например взрывных, размыкателей.
Уровень техники
Известен выбранный в качестве прототипа резистор по патенту № RU 2262761, кл. МПК Н01C 3/02, 2002 г. Прототип представляет собой малоиндуктивный резистор с бифилярной обмоткой из резистивной проволоки, намотанной на каркас в одном направлении.
Недостаток прототипа - большая остаточная индуктивность резистора из-за неполной компенсации магнитных полей, создаваемых двумя частями бифилярной обмотки. Это не позволяет эффективно гасить коммутационные перенапряжения в сильноточных высоковольтных цепях.
Раскрытие полезной модели
Предметом полезной модели является резистор, содержащий изолирующий каркас, на котором размещена, по меньшей мере, четырехслойная обмотка из четного числа спирально намотанных слоев резистивной проволоки, параллельно подсоединенных к выводным клеммам у противоположных торцов каркаса, при этом направление намотки соседних слоев проволоки противоположно, длина и активное сопротивление проволоки во всех слоях обмотки одинаковы, а шаг намотки увеличивается от внутреннего слоя к внешнему.
Это позволяет уменьшить остаточную индуктивность резистора с одновременным обеспечением тепловой устойчивости его многослойной конструкции при гашении коммутационных перенапряжений в сильноточных высоковольтных цепях.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий
На фиг.1-3 показано конструктивное решение малоиндуктивного резистора. Он состоит из нечетных слоев 1 (см. фиг.2) и четных слоев 2 (см. фиг.1) проволоки, намотанных на цилиндрической изоляционной поверхности каркаса 3. Диаметр 4 четного слоя больше диаметра 5 нечетного слоя. Витки нечетного слоя 1 имеют противоположное направление намотки по отношению к направлению намотки в соседнем четном слое 2. Длина проволок во всех слоях и их активное сопротивление одинаковы. Шаг намотки увеличивается от внутреннего слоя к внешнему. Шаги намотки 6 между витками четного слоя и шаги намотки 7 между витками нечетного слоя с учетом конкретных диаметров 4 и 5 вычисляются с учетом требования взаимной компенсации магнитных полей, которые создаются слоями витков проволоки при протекании тока. С увеличением числа слоев индуктивность резистора уменьшается. Количество слоев определяется, исходя из требуемых параметров малоиндуктивного резистора. Все слои проволоки соединены параллельно на клеммах 8 и 9 со стороны одного и другого торца каркаса 3. Длина резистора и, соответственно, длина слоев проволоки определяется из требований исключения электрического пробоя.
Работа резистора описывается ниже на примере его использования совместно с токоограничивающим реактором и быстродействующим взрывным размыкателем в составе коммутатационного ограничителя тока.
Резистор параллельно с реактором, включен в защищаемую цепь, например в линию электропередачи, и шунтирован быстродействующим коммутатором, например взрывным размыкателем. При отсутствии КЗ взрывной размыкатель замкнут, резистор и реактор закорочены, ток по ним не протекает.
При возникновении КЗ на линии быстродействующий датчик тока КЗ срабатывает и подает команду на размыкание коммутатора. Напряжение на реакторе и резисторе резко возрастает.
При этом возникают пиковые перенапряжения, амплитудные значения которых в отсутствие резистора могут в 8-12 раз превышать амплитудное значение переменного напряжения в сети. Для снижения перенапряжений резистор должен обладать требуемыми значениями активного сопротивления и минимальной индуктивности, составляющей десятки мкГн.
Результаты испытаний показали, что малоиндуктивный резистор предлагаемой четырехслойной конструкции может быть выполнен с индуктивностью не превышающей 30 мкГн, что достаточно для ограничения пиков перенапряжения, возникающих в токоограничивающих реакторах и другом высоковольтном оборудовании при рабочих напряжениях до 750 кВ.
С увеличением числа слоев проволоки индуктивность резистора уменьшается и на первый план выступает задача обеспечения тепловой устойчивости его многослойной конструкции. Благодаря равенству активных сопротивлений слоев мощность гасимых перенапряжений равномерное распределяется между слоями.