一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置的製作方法
2023-04-23 07:32:31
專利名稱：一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，特別是適用於發電機勵磁系統的滅磁及過電壓保護裝置。
背景技術：
滅磁及過電壓保護是發電機勵磁保護系統必須具備的基本功能，一般採用磁場斷路器配非線性電阻的滅磁及過壓保護方式，由於氧化鋅閥片具有壓敏特性，能夠近似恆壓快速滅磁，並能有效地抑制過電壓。但是以前滅磁及過電壓保護裝置存在下述問題1、非線性電阻配用DM2滅磁開關，DM2是一種吸能型開關，誤動、拒動頻繁，尤其是在小電流狀況下，要使磁場能量轉移到氧化鋅電阻上，採用了並聯換流熔絲加電子開關等方法，這使得線路複雜，並且設備每次動作後都必須人工更換笨重的換流熔絲，給現場工作造成不便；2、採用均流理論設計的氧化鋅滅磁閥片組，沒有密封措施，結果不能滿足實際要求，運行時間不長，氧化鋅閥片就被大量擊穿。
發明內容
本實用新型提供一種使用安全，維護量大大減小，使用壽命長，性能穩定的非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置。
本實用新型是這樣實現的一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，它主要由滅磁開關配用氧化鋅壓敏電阻組成的過電壓能量吸收元件及其控制部分組成，氧化鋅壓敏電阻串並後構成氧化鋅閥片組，即構成過電壓能量吸收元件，直接並接在被保護的設備兩端，所述滅磁開關則跨接於電源與被保護的設備之間，滅磁開關為移能型磁場斷路器，當滅磁開關動作時，能夠建立足夠的弧壓，所述弧壓大於氧化鋅壓敏電阻的殘壓和勵磁電壓之和，將磁場儲能迅速轉移到氧化鋅閥片中去。
本實用新型中由氧化鋅壓敏電阻串並成氧化鋅閥片組時，每條氧化鋅閥片支路吸收的能量應儘可能均勻，通過計算出實際等效滅磁電路應該吸收的能量，按設計給定的誤差範圍選配出每條支路的氧化鋅閥片；所述的每條氧化鋅閥片支路均串聯了快速熔斷器，根據各支路氧化鋅閥片的極限能容選取熔體最小熔斷值，以保證閥片被擊穿時即熔斷；另外使用改苯絕緣護套配合密封墊圈對氧化鋅閥片進行密封壓裝。
採用如上技術方案後，裝置中滅磁開關選用移能型磁場斷路器，當發生故障時，滅磁開關能夠立即動作，並建立足夠的弧壓，大於氧化鋅閥片的殘壓與勵磁電壓之和，把轉子儲能迅速地轉換到氧化鋅閥片中去，這時開關斷口部分電流過零且息弧，閥片以近似恆壓的方式消耗轉子的儲能，轉子電流快速線性下降，一般小於0.5秒即可衰減到零，至此滅磁結束。移能型磁場斷路器由於基本不吸收能量，主觸頭電弧燒損很小，維護量亦隨之減小。
當勵磁系統正常工作時，各支路氧化鋅閥片呈高阻狀態，只有極小的漏電流通過，近似於開路。當勵磁迴路出現過電壓時，各支路氧化鋅閥片同時導通吸收過壓能量，並且把過電壓限制在氧化鋅閥片殘壓以下，只要選取適當的閥片殘壓值就能保護轉子繞組及電源設備的絕緣安全。
因為氧化鋅閥片存在固有的離散性，所以它們在並聯使用時吸收能量並不均勻，造成氧化鋅閥片損壞的主要原因是吸收的能量超過其極限能容引起的熱擊穿，只有每條支路吸收的能量儘可能均勻，才不至於引起熱擊穿損壞。均能配片通過計算出實際等效滅磁電路應該吸收的能量，按設計給定誤差範圍，選配出每條支路的氧化鋅閥片。
為防止氧化鋅閥片被擊穿後的短路狀態，各氧化鋅支路均串聯了快速熔斷器，當某支路氧化鋅閥片老化而擊穿時，熔斷器立即響應，快速熔斷，該路即退出工作，保證整個設備的運行不受影響。
氧化鋅閥片在持續電壓的作用下，阻值逐漸降低，洩漏電流逐漸增大，發生老化現象。若閥片不密封，長期受潮溼氣體或腐蝕性氣體侵蝕，其伏安特性將發生變化，導致氧化鋅閥片的老化加劇而被擊穿，為有效地防止潮氣侵蝕，保證氧化鋅閥片的使用壽命，使用改苯絕緣護套，配合密封墊圈，對氧化鋅閥片進行密封壓裝。此結構的另一作用是，當某一路氧化鋅閥片老化被擊穿時，能將其電弧熄滅在護套內部，不影響鄰近電路的安全。
圖1為本實用新型的結構框圖圖2為本實用新型的一種實施例的電路原理圖圖3為本實用新型的另一種實施例的電路原理圖具體實施方式
根據圖1所示，本實用新型非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，分為一次主電路和二次控制、信號兩大部分。一次主電路為氧化鋅壓敏電阻閥片和磁場斷路器。氧化鋅壓敏電阻經過串並後成氧化鋅閥片組。氧化鋅閥片組分成電源耗能部分和轉子耗能部分，與勵磁電源——發電機轉子兩端並接在一起。而磁場斷路器則跨接於勵磁電源與發電機轉子之間。磁場斷路器為移能型滅磁開關。二次部分為移能型滅磁開關的控制電路和信號電路，信號電路可對裝置的動作進行計數和信號輸出，並可引出信號接點至中控室。
氧化鋅閥片由改苯護套和密封墊片進行密封壓裝，使其免受潮溼氣體和腐蝕性氣體的侵蝕，延長了其使用壽命。在選配氧化鋅閥片支路時，儘量使每條支路吸收能量均勻，以避免熱擊穿損壞。各氧化鋅支路串聯了快速熔斷器，由每支氧化鋅支路的極限能容選取熔斷器最小熔斷值，熔斷時間為1.95ms，以保證閥片被擊穿時即熔斷。另外熔斷器要保持足夠長度，使之熔斷的瞬間建立起一定的弧壓，以利於該支路的能量迅速分散到其他支路上去。
實施例一、根據圖2所示，本實用新型氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，圖中所示直流勵磁機LP，電源側熔斷器FU1，轉子側熔斷器FU2，電源側閥片RV1，轉子側閥片RV2，發電機轉子LQ，滅磁開關QF，具有雙斷口。電源側熔斷器FU1與電源側閥片RV1串聯後與直流勵磁機LP並聯，轉子側熔斷器FU2與轉子側閥片RV2串聯後與發電機轉子LQ並聯，滅磁開關跨接於接點L01、L02之間以及接點L03、L04之間。在選用本裝置時，首先是裝置所需的最高滅磁電壓，最高滅磁電壓應為系統額定勵磁電壓3--5倍，但不得高於系統絕緣耐壓的80％，最低不得低於800V。其次是開關的選型，開關所建立的弧壓應高於勵磁電源的強勵電壓與閥片滅磁殘壓之和。
實施例二、根據圖3所示，該裝置為氧化鋅閥片直跨式進行過壓保護，保護熔斷器FU3和氧化鋅閥片RV3串聯在接點L05、L06之間，即將兩者串聯後與被保護的設備並聯在一起。它適用於一般交流系統及非可控矽整流的直流系統。它可取代勵磁系統中利用間隙放電的過電壓保護方式，具有保護動作值穩定，過壓吸收能量大，現場運行維護簡單等良好性能。
本裝置在正常工作時，氧化鋅閥片只有微安級漏電流，當系統出現的過電壓超過氧化鋅閥片壓敏電壓時自動進行保護，過電壓消除後自動恢復。
選用本裝置時，其過電壓保護值一般取被保護系統長期工作電壓峰值的3倍以上，在勵磁系統中應用時還需高於滅磁電壓有效值200V左右，且該電壓還不得超過被保護系統允許的最高電壓。
權利要求1.一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，它主要由滅磁開關配用氧化鋅壓敏電阻組成的過電壓能量吸收元件及其控制部分組成，其特徵在於氧化鋅壓敏電阻串並後構成氧化鋅閥片組，即構成過電壓能量吸收元件，直接並接在被保護的設備兩端，所述滅磁開關則跨接於電源與被保護的設備之間，滅磁開關為移能型磁場斷路器，當滅磁開關動作時，能夠建立足夠的弧壓，所述弧壓大於氧化鋅壓敏電阻的殘壓和勵磁電壓之和，將磁場儲能迅速轉移到氧化鋅閥片中去。
2.根據權利要求1所述的一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，其特徵在於由氧化鋅壓敏電阻串並成氧化鋅閥片組時，每條氧化鋅支路吸收的能量應儘可能均勻，通過計算出實際等效滅磁電路應該吸收的能量，按設計給定的誤差範圍選配出每條支路的氧化鋅閥片。
3.根據權利要求1或者2所述的一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，其特徵在於每條氧化鋅閥片支路均串聯了快速熔斷器，根據各支路氧化鋅閥片的極限能容選取熔體最小熔斷值，以保證閥片被擊穿時即熔斷。
4.根據權利要求3所述的一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，其特徵在於使用改苯絕緣護套配合密封墊圈對氧化鋅閥片進行密封壓裝。
專利摘要本實用新型公開了一種非線性氧化鋅壓敏電阻快速滅磁及過電壓保護裝置，它主要由滅磁開關配用氧化鋅壓敏電阻組成的過電壓能量吸收元件及其控制部分組成，氧化鋅壓敏電阻串並後構成氧化鋅閥片組，即構成過電壓能量吸收元件，直接並接在被保護的設備兩端，所述滅磁開關則跨接於電源與被保護的設備之間，滅磁開關為移能型磁場斷路器，當滅磁開關動作時，能夠建立足夠的弧壓，所述弧壓大於氧化鋅壓敏電阻的殘壓和勵磁電壓之和，將磁場儲能迅速轉移到氧化鋅閥片中去。本實用新型使用安全，維護量大大減小，使用壽命長，性能穩定，廣泛應用於發電機勵磁系統滅磁及過電壓保護。
文檔編號H02H9/04GK2667765SQ0325956
公開日2004年12月29日 申請日期2003年7月15日 優先權日2003年7月15日
發明者何志遠, 單秋勝, 董入剛 申請人:泰州市巨能電氣有限公司