RU16229U1 - DEVICE FOR PROTECTING ELECTRICAL INSTALLATIONS AGAINST VOLTAGE - Google Patents

Abstract

1. Устройство для защиты электроустановок от перенапряжений, содержащее нелинейный ограничитель перенапряжений, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок автоматического контроля ограничения импульсов и блок сигнализации, вход которого соединен с первым выходом блока автоматического контроля ограничения импульсов, при этом блок автоматического контроля ограничения импульсов снабжен вторым выходом и соединен входом с выходом нелинейного ограничителя перенапряжений.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок обработки информации, вход которого подключен к выходу блока сигнализации.1. Device for protecting electrical installations from overvoltage, comprising a non-linear surge suppressor, characterized in that it additionally includes an automatic impulse control unit and an alarm unit, the input of which is connected to the first output of an automatic impulse control unit, and an automatic impulse control unit equipped with a second output and connected by an input to the output of a nonlinear surge suppressor. 2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises an information processing unit, the input of which is connected to the output of the alarm unit.

Description

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.The proposed utility model relates to electrical engineering and is intended to protect electrical installations, mainly electric vehicles, including trolleybuses with contactor, thyristor and transistor control. It can be used in networks, both with an isolated and grounded negative pole. During operation, the insulation of electrical installations is under the influence of surge pulses.

Импульсы перенапряжений возникают, как в самой электроустановке, так и в питающей сети.Overvoltage pulses occur both in the electrical installation itself and in the supply network.

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.Studies have shown that on moving trolley buses, overvoltage impulses occur, on average, at a frequency of 60 impulses per hour, and peak overvoltage values can reach more than 3000 V and last up to 2 ms.The occurrence of overvoltages leads to aging of the insulation caused by ionization processes in the insulation.

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.At the same time, insulation is the main protective measure for a person from electric shock when in contact with the power system; in addition, the level of electrical safety and fire safety of the electrical installation depends to the greatest extent on the state of insulation.

Известны устройства для зашщы электроустановок от перенапряжений. К ним относятся защитные промежутки и вентильные разрядники 1,с. 134-138.Known devices for protection of electrical installations from overvoltages. These include protective gaps and valve arresters 1, s. 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 наThe principle of operation of these devices is that there is an air spark gap between two live parts, one of which is connected to the phase of the network, and the other to the ground. As a result of exceeding the nominal value by a specified value by the network direction, a breakdown of the air gap occurs, after which the voltage on the insulation of the electrical installation is determined by the voltage drop

воздушном промежутке защитного устройства. Таким образом, защитное устройство «срезает верхнюю часть перенапряжения.air gap of the protective device. Thus, the protective device “cuts off the upper part of the overvoltage.

Основным недостатком известных защитных устройств является высокий уровень ограничения перенапряжений, что приводит к возникновению сопровождающего тока.The main disadvantage of the known protective devices is the high level of surge protection, which leads to an accompanying current.

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.A device for protecting electrical installations from overvoltage, containing a nonlinear surge suppressor 1, p. 142. This device is the closest to the claimed combination of essential features and is selected as a prototype.

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.Nonlinear surge arresters are made on the basis of resistors with a high degree of non-linearity, having different conductivity at rated and high voltage. As a result, an insignificant current passes through the resistors at the operating voltage, which eliminates the spark gap and connects the nonlinear surge suppressor directly to the network.

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.When the voltage is lower than the response voltage, the conductivity of the nonlinear surge suppressor is low, and the current passing through it does not exceed 0.5-1 mA. With an increase in voltage above the threshold of operation, the conductivity of the device increases sharply and the current passing through it can reach hundreds or even thousands of amperes. In this case, the voltage across the insulation exceeds the residual voltage at the surge suppressor, which is significantly lower than the surge wave.

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.A significant drawback of the prototype is the lack of continuous automatic monitoring of the technical condition of the device during its operation, as a rule, the control is carried out by an external preventive inspection once every three months and preventive tests once every three years, which does not ensure the timely detection of failed surge arresters.

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.The utility model is based on the task of improving the device for protecting electrical installations against overvoltages by introducing a node into it, which provides continuous automatic monitoring of the technical condition of the overvoltage limiter during its operation, which makes it possible to increase the reliability of protection of insulation of electrical installations.

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.The problem is solved in that in the device for overvoltage protection, containing a non-linear surge suppressor, according to the utility model, an automatic pulse limiter and an alarm block are additionally introduced, the input of which is connected to the first output of the automatic pulse limiter, while the automatic control unit the pulse limiter is equipped with a second output and is connected by an input to the output of a nonlinear surge suppressor.

Кроме этого, устройство дополнительно может содержать блок обработки информации, соединённый входом с выходом блока сигнализации.In addition, the device may further comprise an information processing unit connected by an input to the output of the alarm unit.

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.The use in the inventive device of the automatic control unit of the pulse limit allows automatic control of the operation of the nonlinear surge suppressor and feed the information to the input of the alarm unit.

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.In the normal technical condition of the surge suppressor, the automatic control unit detects its operation at the moment of impulse restriction. In this case, the alarm unit issues a control. signal. A prolonged absence of a signal indicates a possible failure of the surge suppressor.

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.The information processing unit additionally makes it possible to keep track of the number of limited impulses; ps, which makes it possible to analyze the operation mode of the surge suppressor and predict the possibility of a failure during its operation.

Па чертеже представлена схема подключения устройства в преимущественном варианте его исполнения.Pa drawing shows the connection diagram of the device in the preferred embodiment.

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.A device for protecting electrical installations against overvoltages contains a nonlinear overvoltage limiter 1, the input of which is connected to the network, and the output is to the input of the automatic pulse limit control unit 2, made in the form of a current transformer. The output of the primary winding of the current transformer is connected to the network, and the output of the secondary winding is connected to the input of the alarm unit 3. The alarm unit 3 contains an LED connected to the transistor switch and is provided with autonomous power supply from the battery or on-board electrical system network. To the output of block 3 is connected the input of the information block 4. A personal computer can be used as the information block.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.When an overvoltage pulse occurs, the conductivity of the nonlinear surge suppressor increases sharply. This ensures that a large amount of pulsed current passes through the limiter 1, which creates a voltage drop in the circuit. In the case of normal operation of the limiter, the voltage drop is not more than 80% of the breakdown voltage of the insulation. The pulse current passing through the primary winding of the current transformer of the automatic pulse limiting control unit 2 is amplified by the secondary winding. From the secondary winding, the signal is fed to the input of the alarm unit 3, providing the opening of the transistor switch.

При открывании транзисторного ключа на светодиод поступает питание от автономного источника. Происходит загорание светодиода, который горит только в момент ограничения импульса перенапряжения.When the transistor switch is opened, the LED receives power from an autonomous source. The LED lights up, which only lights up when the overvoltage pulse is limited.

1УБлок обработки информации 4 фиксирует число срабатываний блока сигнализации 3 и отражает информацию о количестве ограниченных импульсов, что позволяет судить о режиме работы электроустановки.1 The information processing unit 4 records the number of operations of the alarm unit 3 and reflects information on the number of limited pulses, which allows one to judge the operation mode of the electrical installation.

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.The information processing unit can also measure leakage currents, monitor the operation of electrical equipment and, if necessary, perform other functions. In case of failure of the nonlinear surge suppressor 1, the pulse current through it and, accordingly, through block 2 does not pass and the LED does not light up.

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.An embodiment of the device is possible in which the transistor switch of unit 3 is open during the absence of overvoltage pulses, which ensures the burning of the LED. At the moment the pulse passes, the key closes and the LED goes out.

Таким образом, незагорание или постоянное горение светодиода блока сигнализации свидетельствуют о неисправности нелинейного ограничителя перенапряжений.Thus, a non-illuminating or constant burning LED of the alarm unit indicates a malfunction of the nonlinear surge suppressor.

Устройство испытывали на троллейбусе марки Т-45.The device was tested on a T-45 brand trolleybus.

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.As a non-linear surge suppressor, a surge suppressor with a non-linear resistor was used, the limiter case had double insulation. A device mounted on 600V inputs provided, on average, 60 restrictions on surge pulses per hour.

Добавочное подключение устройства параллельно контактам контакторов пуско-тормозной системы троллейбуса снижало импульсы перенапряжений, возникающие при обрыве дуги контакторов.An additional connection of the device in parallel with the contacts of the contactors of the trolleybus start-brake system reduced the overvoltage pulses that occur when the contactor arc is broken.

При возникновении импульса перенапряжений загорался светодиод блока сигнализации, что свидетельствовало о работоспособности устройства. 1 В. П. Ларионов и издат, 1982; 296с.When an overvoltage pulse occurs, the LED of the alarm unit lights up, which testified to the operability of the device. 1 V.P. Larionov and published, 1982; 296s

пт Источник информации: др. «Техника высоких напряжений М.: ЭнергоФормулаFri Source of information: dr. "High-voltage technique M .: EnergoFormula

Claims (2)

1. Устройство для защиты электроустановок от перенапряжений, содержащее нелинейный ограничитель перенапряжений, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок автоматического контроля ограничения импульсов и блок сигнализации, вход которого соединен с первым выходом блока автоматического контроля ограничения импульсов, при этом блок автоматического контроля ограничения импульсов снабжен вторым выходом и соединен входом с выходом нелинейного ограничителя перенапряжений.1. Device for protecting electrical installations from overvoltage, comprising a non-linear surge suppressor, characterized in that it additionally includes an automatic impulse control unit and an alarm unit, the input of which is connected to the first output of an automatic impulse control unit, and an automatic impulse control unit equipped with a second output and connected to the output of the nonlinear surge suppressor. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок обработки информации, вход которого подключен к выходу блока сигнализации.

2. The device according to claim 1, characterized in that it further includes an information processing unit, the input of which is connected to the output of the alarm unit.