RU2176832C2 - High-value resistor for grounding neutral conductor - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: problem of extending operating time under phase-failure conditions is solved by developing high-value resistor that has coil core with resistor units mounted inside; each resistor unit is made of composite material compressed into plate placed in casing; plates are positioned vertically in at least two rows; they secured in a spaced relation to each other on core bases and electrically interconnected. EFFECT: enhanced dissipation power of resistor. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и предназначена для применения в электрических сетях напряжением 3 - 35 кВ с изолированной нейтралью. The invention relates to the field of electrical engineering and is intended for use in electrical networks with a voltage of 3 - 35 kV with isolated neutral.

Статистический анализ аварийных отключений в сетях 3 - 35 кВ показывает, что на долю однофазных замыканий приходится 60 - 90% отключаемых повреждений. Statistical analysis of emergency shutdowns in 3 - 35 kV networks shows that 60 - 90% of disconnected faults account for single-phase faults.

Для обеспечения бесперебойного электроснабжения предприятий с непрерывным режимом работы при нефтегазодобыче, выработке тепло- и электроэнергии остается актуальной проблема защиты изоляции вращающихся машин от перенапряжений, возникающих вследствие однофазных дуговых замыканий на землю. To ensure uninterrupted power supply to enterprises with continuous operation during oil and gas production, heat and electricity generation, the problem of protecting the insulation of rotating machines from overvoltages arising from single-phase arc faults to the ground remains an urgent problem.

Известно применение нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) для защиты изоляции оборудования станций и подстанций линий электропередач постоянного и переменного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений (а.с. СССР N 972604; 1192536; 1812558; H 01 C 7/12). It is known the use of nonlinear surge arresters (ARF) to protect the insulation of equipment of stations and substations of power lines of direct and alternating current from atmospheric and switching overvoltages (AS USSR N 972604; 1192536; 1812558; H 01 C 7/12).

Применение ОПН в сетях с изолированной нейтралью при наличии длительных однофазных дуговых замыканий на землю, приводящих к многократным дуговым и феррорезонансным перенапряжениям, экономически нецелесообразно вследствие их возможного быстрого выхода из строя. The use of arrester in networks with isolated neutral in the presence of prolonged single-phase arc faults to earth, leading to multiple arc and ferroresonant overvoltages, is not economically feasible due to their possible rapid failure.

Известно применение мощных резисторов для заземления нейтрали сети среднего напряжения с целью ликвидации феррорезонансных перенапряжений (Н.Н. Беляков. Перенапряжения от заземляющих дуг в сетях с активным сопротивлением в нейтрали. Труды ВНИИЭ, 1961, вып. 11, с. 84-101). It is known to use powerful resistors for grounding the neutral of a medium voltage network to eliminate ferroresonant overvoltages (NN Belyakov. Overvoltages from grounding arcs in networks with active resistance in neutral. Proceedings of VNIIE, 1961, issue 11, pp. 84-101).

Известные бетэловые резисторы мало пригодны для использования при длительных режимах работы без отключения, т.к. происходит изменение их резистивных параметров вследствие продолжающегося процесса формирования цементного камня при повышенной температуре, вызванной плохим теплоотводом. Known betel resistors are not very suitable for use during continuous operation without shutting down, because their resistive parameters change due to the ongoing process of formation of cement stone at elevated temperature caused by poor heat dissipation.

Несомненным преимуществом перед бетэловым обладает проволочно-керамический резистор типа ШС, содержащий более стабильный и долговечный резистивный элемент из нихрома. Но конструктивное выполнение этого резистора также не позволяет использовать его в работе более 10 с, т.к. нихромовый элемент закреплен в керамическом корпусе посредством эпоксидного компаунда, предельная температура которого составляет ≈ 100^oC, что резко ограничивает мощность каждого элемента резистора (Л.Е.Врублевский, Ю.В.Зайцев, А.Н.Тихонов. Силовые резисторы. М.: Энергоатомиздат, 1991, 256 с.).A wire-ceramic resistor of the ШС type, containing a more stable and durable resistive element made of nichrome, has an obvious advantage over the betel one. But the constructive implementation of this resistor also does not allow its use in operation for more than 10 s, because a nichrome element is fixed in a ceramic case by means of an epoxy compound, the limit temperature of which is ≈ 100 ^o C, which sharply limits the power of each resistor element (L.E. Vrublevsky, Yu.V. Zaitsev, A.N. Tikhonov. Power resistors. M. : Energoatomizdat, 1991, 256 pp.).

Известен мощный резистор с высокой удельной мощностью рассеяния (а.с. СССР N 15321980, 1989 г., H 01 C 3/00), содержащий рамочный каркас, внутри которого закреплен резистивный элемент, выполненный в виде непрерывной зигзагообразной перфорированной ленты из сплава высокого удельного сопротивления. A powerful resistor with a high specific power dissipation is known (AS USSR N 15321980, 1989, H 01 C 3/00), containing a frame frame, inside which a resistive element is fixed, made in the form of a continuous zigzag perforated tape made of a high specific alloy resistance.

К недостаткам указанного резистора следует отнести необходимость использования ленты большой протяженности для создания высокоомного сопротивления, что делает резистор очень громоздким, усложняет технологию укладки длинного полотна и приводит к высокой стоимости изделии. The disadvantages of this resistor include the need to use a long tape to create a high resistance resistor, which makes the resistor very bulky, complicates the technology of laying a long web and leads to a high cost of the product.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоомного резистора с высокой мощностью рассеяния, включаемого в сеть с изолированной нейтралью и обеспечивающего снижение перенапряжений в сети при длительных однофазных дуговых замыканиях на землю. The objective of the present invention is to provide a high-resistance resistor with high dissipation power, included in the network with an isolated neutral and providing a reduction in overvoltage in the network during prolonged single-phase arc faults to earth.

Поставленная задача решена путем создания высокоомного резистора, содержащего рамочный каркас с закрепленными внутри него резистивными элементами, благодаря тому, что каждый резистивный элемент выполнен из композиционного материала, спрессованного в пластину, находящуюся в металлическом корпусе; при этом пластины вертикально ориентированы и закреплены с зазором между собой на основаниях каркаса по меньшей мере в виде двух рядов и электрически последовательно связаны между собой. Величина зазора определяется уровнем допустимого пробивного напряжения и тенлоотводом. The problem is solved by creating a high-resistance resistor containing a frame frame with resistive elements fixed inside it, due to the fact that each resistive element is made of composite material pressed into a plate located in a metal case; the plates are vertically oriented and fixed with a gap between themselves on the base of the frame at least in the form of two rows and are electrically connected in series with each other. The size of the gap is determined by the level of permissible breakdown voltage and by a tenract.

Один из вариантов заявляемого резистора представлен на фиг. 1 (вид спереди) и фиг. 2 (вид сбоку), где
1 - рамочный каркас;
2 - резистивные элементы;
3 - изоляторы.One embodiment of the inventive resistor is shown in FIG. 1 (front view) and FIG. 2 (side view), where
1 - frame frame;
2 - resistive elements;
3 - insulators.

Резистор содержит рамочный каркас 1, внутри которого на верхнем и нижнем основаниях пластинчатые резистивные элементы 2 из композиционного материала закреплены посредством изоляторов 3. The resistor contains a frame 1, inside of which, on the upper and lower bases, plate resistive elements 2 of composite material are fixed by means of insulators 3.

Композиционный материал представляет собой смесь мелкодиспергированных компонентов на основе графита, окиси железа, корунда и ортофосфорной кислоты. Изменение соотношения компонентов позволяет менять сопротивление резистивного элемента. The composite material is a mixture of finely dispersed components based on graphite, iron oxide, corundum and phosphoric acid. Changing the ratio of components allows you to change the resistance of the resistive element.

Пластины изолированы от металлического корпуса изолирующими прокладками. The plates are insulated from the metal casing with insulating spacers.

Металлический герметичный корпус снабжен устройством для выравнивания давления. The metal tight case is equipped with a device for balancing the pressure.

Резистор работает следующим образом. В нормальном режиме напряжение на резисторе отсутствует. При возникновении однофазного дугового замыкания на землю образуется колебательный контур, состоящий из индуктивности и емкости неповрежденных фаз, межфазных емкостей, резистора. Поскольку резистор включается в колебательный контур, он гасит паразитную энергию контура, снижая уровень перенапряжений в сети и тем самым обеспечивая возможность длительной работы в неполнофазном режиме. Энергия, выделяющаяся в резистивных элементах, приводит к их нагреванию. Конструктивное выполнение резистора в виде набора вертикально ориентированных отдельных пластин создает хороший теплоотвод от пластин в воздух за счет естественной конвекции. Это дает возможность стационарной работы резистора в неполнофазном режиме. В соответствии с правилами эксплуатации электроустановок неполнофазный режим может продолжаться до 6 часов без отключения потребителей и резистора. The resistor operates as follows. In normal mode, there is no voltage across the resistor. When a single-phase arc fault to ground occurs, an oscillating circuit is formed, consisting of the inductance and capacitance of the undamaged phases, interphase capacitances, and a resistor. Since the resistor is included in the oscillatory circuit, it absorbs parasitic energy of the circuit, reducing the level of overvoltage in the network and thereby providing the possibility of long-term operation in non-phase mode. The energy released in the resistive elements leads to their heating. The design of the resistor in the form of a set of vertically oriented individual plates creates a good heat sink from the plates into the air due to natural convection. This allows the stationary operation of the resistor in an out-of-phase mode. In accordance with the rules of operation of electrical installations, the out-of-phase mode can last up to 6 hours without disconnecting the consumers and the resistor.

Композиционный материал имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). При последовательном соединениии элементов отрицательный ТКС позволяет выравнивать выделяемые мощности в различных резистивных элементах. Composite material has a negative temperature coefficient of resistance (TCR). When the elements are connected in series, a negative TCS makes it possible to equalize the released power in various resistive elements.

Выполнение резистора из набора отдельных пластинчатых элементов дает возможность легко и быстро подобрать необходимое количество составляющих элементов для обеспечения нужного сопротивления и мощности в сетях от 3 до 35 кВ. The implementation of the resistor from a set of individual plate elements makes it possible to easily and quickly select the required number of component elements to provide the desired resistance and power in networks from 3 to 35 kV.

Claims (1)

Высокоомный резистор для заземления нейтрали, содержащий рамочный каркас, внутри которого размещены резистивные элементы в виде набора пластин, электрически последовательно связанных между собой, установленных вертикально с зазором, отличающийся тем, что каждый резистивный элемент выполнен из спрессованного в пластину композиционного материала, помещенную в металлический корпус и изолированную от него, при этом резистивные элементы закреплены на нижнем и верхнем основаниях каркаса с помощью изоляторов. A high-resistance neutral grounding resistor containing a frame frame, inside of which there are resistive elements in the form of a set of plates, electrically connected in series, mounted vertically with a gap, characterized in that each resistive element is made of a composite material pressed into a plate placed in a metal case and isolated from it, while the resistive elements are fixed on the lower and upper bases of the frame using insulators.

Images