RU1935U1 - ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR LIMITING SHORT CURRENT CURRENTS - Google Patents
ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR LIMITING SHORT CURRENT CURRENTS Download PDFInfo
- Publication number
- RU1935U1 RU1935U1 SU5048796/07U SU5048796U RU1935U1 RU 1935 U1 RU1935 U1 RU 1935U1 SU 5048796/07 U SU5048796/07 U SU 5048796/07U SU 5048796 U SU5048796 U SU 5048796U RU 1935 U1 RU1935 U1 RU 1935U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit
- switch
- primary
- short
- winding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, предназначенное для включения между двумя энергоносителями, содержащее магнитопровод с первичной и вторичной обмотками и выключатель, первичная обмотка предназначена для включения между шинами объединяемых энергосистем, а выключатель подключен параллельно вторичной обмотке, отличающееся тем, что первичная и вторичная обмотки размещены на одном стержне магнитопровода, который выполнен с немагнитными зазорами, вторичная обмотка замкнута накоротко выключателем. ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR RESTRICTING SHORT CIRCUIT CURRENTS, designed to be connected between two energy carriers, containing a magnetic circuit with primary and secondary windings and a switch, a primary winding is designed to be connected between the buses of the combined power systems, and the switch is connected parallel to the secondary winding, characterized in that the primary and secondary windings placed on one core of the magnetic circuit, which is made with non-magnetic gaps, the secondary winding is short-circuited by a switch.
Description
М.Кл. H02H 9/02 M.C. H02H 9/02
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯELECTROMAGNETIC DEVICE TO LIMIT SHORT CURRENT CURRENTS
Изобретение относится к электротехнике, электрическим сетям переменного тока всех уровней напряжения и может быть использовано в мощных узлах энергосистем с большими токами короткого замыкания (КЗ),The invention relates to electrical engineering, electrical AC networks of all voltage levels and can be used in powerful nodes of power systems with large short-circuit currents (SC),
Основными требованиями к ограничителям тока (ОТ) КЗ являются обеспечение ими минимального сопротивления в нормальных эксплуатационных режимах работы сети и значительное его увеличение при К3 I, Этим обеспечиваются высокие показатели технической эффективности применения ОТ: минимальные потери напряжения и мощности в них в нормальном режиме и желаемое ограничение тока п|эи КЗ в сети. Данные требования реализуются в ОТ различными способами: в сдвоенных токоограничиващих реакторах за счет взаимной индуктивной связи между его обмотками; в резонансных схемах за счет использования резонанса между емкостью и индуктивностью; в управляемом реакторе с вращающимся магнитным полем за счет подмагничивания постоянным током основных магнитопроводов с рабочими обмотками 2. Перечисленные известные ОТ имеют конкретные недостатки: сдвоенный реактор обеспечивает двукратное увеличение индуктивного сопротивления при КЗ за счет магнитной связи между его обмотками, имеет значительные габариты и магнитное поле; резонансные схемы обладают высокой технической эффективностью (ВАХ близка к релейной), однако они имеют высокую стоимость и пониженную надежность из-за конденсаторной батареи продольной компенсации; реактор с вращахицимся магнитным полем увеличивает сопротивление в 4-5 раз при КЗ, но требует постоянного источника подмагничивания, а, значит, имеет повышенные потери энергии и эксплуатационные расходы.The main requirements for short-circuit current limiters (RT) are to provide them with minimum resistance in normal operating modes of the network and significantly increase it at K3 I. This ensures high indicators of technical efficiency of RT applications: minimum voltage and power losses in them in normal mode and the desired limitation current p | ei short circuit in the network. These requirements are realized in RT in various ways: in dual current-limiting reactors due to mutual inductive coupling between its windings; in resonant circuits due to the use of resonance between capacitance and inductance; in a controlled reactor with a rotating magnetic field due to direct current magnetization of the main magnetic circuits with working windings 2. The listed known RTs have specific disadvantages: a double reactor provides a twofold increase in inductance during short-circuit due to magnetic coupling between its windings, has significant dimensions and magnetic field; resonant circuits have high technical efficiency (CVC is close to relay), however, they have a high cost and reduced reliability due to a longitudinal compensation capacitor bank; a reactor with a rotating magnetic field increases resistance by 4-5 times during short-circuit, but requires a constant source of magnetization, which means it has increased energy losses and operating costs.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является токоограничиващее устройство для включ сия между двумя энергосистемами, содержащее межсекционный выключатель, дополнительно снабженный трансформатором и резистороам, первичная обмотка указанного трансформатора включена между шинами объединяемых энергосистем.The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is a current-limiting device for switching between two power systems, containing an intersection switch, additionally equipped with a transformer and resistors, the primary winding of the specified transformer is connected between the buses of the combined power systems.
n ,оуn, oh
встречно-параллельно первичной обмотке включена вторичная обмотка, в цепь которой включен указанный межсекционный выключатель, а параллельно первичной обмотке включен резистор 3.counter-parallel to the primary winding, a secondary winding is included, in the circuit of which the indicated intersection switch is connected, and a resistor 3 is connected in parallel to the primary winding.
Однако известное устройство не обладает высокой технической эффективностью. Это связано с тем, что обмотки размещены на разных стержнях,и поэтому индуктивное сопротивление устройства в нормальном psxmte имеет повышенное значение, достигая 60-80/S, как у сварочного трансформатора 4. И несмотря на то, что обмотки включены параллельно и их результирующее сопротивление снижается примерно в 4 раза, оно имеет повышенную величину () по сравнению с обычным трансформатором. Поэтоког в норгальном режиме в известном устройстве создаются повышенные потери напряжения и мощности (в том числе и за счет резистора) . При КЗ в сети сопротивление устройства увеличится в 4 раза и будет обеспечено достаточно высокое токоограничение, однако ток короткого замыкания, протекгимций через первич1 ю обмотку известного устройства, не будет иметь синусоидальную форму.However, the known device does not have high technical efficiency. This is due to the fact that the windings are placed on different rods, and therefore the inductive resistance of the device in normal psxmte is of increased value, reaching 60-80 / S, as in welding transformer 4. And despite the fact that the windings are connected in parallel and their resulting resistance reduced by about 4 times, it has an increased value () compared to a conventional transformer. Therefore, in the normal mode in the known device, increased losses of voltage and power are created (including due to the resistor). With a short circuit in the network, the resistance of the device will increase by 4 times and a sufficiently high current limitation will be ensured, however, the short circuit current and leakage currents through the primary winding of the known device will not have a sinusoidal shape.
Надо иметь в виду и еще один недостаток известного устройства. Он вытекает из необходимости подключения вторичной обмотки к первичной цепи. Изоляция вторичной обмотки должна быть такой же, как и у первичной обмотки.We must bear in mind another drawback of the known device. It follows from the need to connect a secondary winding to the primary circuit. The insulation of the secondary winding should be the same as that of the primary winding.
Поэтоцу хродолжает оставаться актуальным вопрос создания токоограничивающих устройств высокой технической эффективности. Проведенные автором исследования позволили найти техническое решение, которое в себе способно сочетать релейную характеристику сопротивления устройств резонансного типа с простотой конструкции и надежностью бетонных токоограничиващих реакторов. Ниже приведено описание заявляемого технического решения.Therefore, the issue of creating current-limiting devices of high technical efficiency continues to remain relevant. The studies conducted by the author made it possible to find a technical solution that is capable of combining the relay characteristic of the resistance of resonant-type devices with the simplicity of design and the reliability of concrete current-limiting reactors. The following is a description of the claimed technical solution.
Предлагаемое электромагнитное устройство для ограничения токов короткого замыкания предназначено дая,зключения и&кру , двумя энергосистемами, содержащее марнвй ощюёйд с двумя обмотками и выключатель, первичная обмотка которого включена между шинами объединяемых энергосистем, а выключатель подключен параллельно вторичной обмотке; первичная и вторичная обмотки размещены на одном стержне магнитопровода; стерокень, на котором размещены обмотки, выполнен с немагнитными зазорами; вторичная обмотка замкнута накоротко выключателем. ные автору лать вывод The proposed electromagnetic device for limiting short-circuit currents is intended to give, disconnect and & kr, two power systems, comprising a mains with two windings and a switch, the primary winding of which is connected between the buses of the combined power systems, and the switch is connected parallel to the secondary winding; primary and secondary windings are placed on one core of the magnetic circuit; the sterock, on which the windings are placed, is made with non-magnetic gaps; the secondary winding is short-circuited by a switch. nye author conclusion
Сравнение заявляемого электромагнитного устройства с другими техническими решениями показывает, что оно конструктивно напоминает двухобмоточный однофазный трансформатор. Но отличается от последнего тем, что магнитопровод имеет немагнитные зазоры и вторичная обмотка закорочена. Наличие немагнитных зазоров в стержне (стержнях) магнитопровода делает заявляемое устрой ство похожим на дугогасящий реактор типа РЗДСОМ. Однако последний имеет одну силовую обмотку. Заявляемое устройство благодаря немагнитным зазорам и короткозамкцутой вторичной обмотке, этим двум отличительным от двухобмоточного трансформатора признакам, существенно изменяет по сравнению с последним и функциональное предназначение. Если двухобмоточный трансформатор предназначен для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения, то заявляемое устройство не предназначено для преобразования энергии, так как оно включается последовательно с нагрузкой. Через заявляемое устройство энергия транзитом передается из одной энергосистемы в другую. В случае же КЗ в сети оно эффективно ограничивает ток КЗ. Это достигается тем, что конструкция заявляемого устройства обеспечивает близкую к релейной характеристику сопротивления: малое значение в нормальном эксплуатационном режиме, когда выключатель своими замкнутыми контактами шунтирует вторичную обмотку; большую величину в режиме КЗ в сети, когда выключатель разрывает цепь вторичной обмотки. Существует также достаточно отличительных признаков заявляемого устройства от известных устройств ДГР типа и дросселей. На основании изложенного выше ьюжно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретательский уровень.Comparison of the claimed electromagnetic device with other technical solutions shows that it is structurally reminiscent of a two-winding single-phase transformer. But it differs from the latter in that the magnetic circuit has non-magnetic gaps and the secondary winding is shorted. The presence of nonmagnetic gaps in the rod (s) of the magnetic circuit makes the claimed device similar to an arc suppression reactor of the RZDSOM type. However, the latter has one power winding. The inventive device due to non-magnetic gaps and a short-circuited secondary winding, these two features distinguishing from a double-winding transformer, significantly changes the functional purpose compared with the latter. If the double-winding transformer is designed to convert the electrical energy of one voltage into the energy of another voltage, the claimed device is not intended to convert energy, since it is connected in series with the load. Through the inventive device, energy is transferred in transit from one power system to another. In the case of short circuit in the network, it effectively limits the short circuit current. This is achieved by the fact that the design of the claimed device provides close to the relay characteristic of the resistance: low value in normal operating mode, when the circuit breaker bypasses the secondary winding with its closed contacts; a large value in the short circuit mode in the network when the circuit breaker breaks the secondary circuit. There are also quite distinctive features of the claimed device from the known devices of the GDR type and chokes. Based on the foregoing, it is convenient to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of inventive step.
На фиг. I изображена принципиальная схема электромагнитного устройства для ограничения тока короткого замыкания. Устройство включает двухстержневой магнитопровод I с немагнитными зазорами на одном из них 2, первичную 3 и вторичную 4 обмотки, комцутирующий аппарат 5 (выключатель, ограничитель тока, предохранитель, тиристорный выключатель и др.). На фиг 2 и 3 показаны варианты схем заявляемого устройства. Принцип работы их одинаков. из существующего уровня техники, поэтому можно сдео соответствии заявляемого решения критерию Новизмагнитного устройства для ограничения токов КЗ: а - общий вид; б - в нормальном режиме сети энергосистемы (режим КЗ устройства - контакты выключателя 5 нормально замкцуты); в - в токоограничивающем режиме при КЗ в энергосистеме (режим холостого хода ( XX ) устройства - контакты выключателя разомкнуты). На фиг. Ь приведены зависимости индуктивного сопротивления от тока в первихшой обмотке устройства ( кз - нормальном режиме, ССхос в токоограничивающем режиме).In FIG. I is a circuit diagram of an electromagnetic device for limiting a short circuit current. The device includes a two-core magnetic circuit I with non-magnetic gaps on one of them 2, primary 3 and secondary 4 windings, switching device 5 (circuit breaker, current limiter, fuse, thyristor switch, etc.). In Fig 2 and 3 show variants of schemes of the claimed device. The principle of their work is the same. from the existing level of technology, therefore, it is possible to comply with the proposed solution to the criterion of a Novomagnetic device to limit short-circuit currents: a - general view; b - in the normal mode of the power system network (short-circuit mode of the device - the contacts of the switch 5 are normally closed); c - in the current-limiting mode during short circuit in the power system (idle mode (XX) of the device - the switch contacts are open). In FIG. B shows the dependence of the inductive resistance on the current in the first winding of the device (kz - normal mode, CCx in current-limiting mode).
В нормальном режиме работы сети энергосистем выключатель Ь своими нормально замкнутыми контактами закорачивает вторичную обмотку, создавая режим КЗ электромагнитного устройства. Известно 4 , что в этом режиме при размещении обмоток 3 и 4 одна над другой электромагнитное устройство имеет наименьщую индуктивность, величину которой приближенно можно определить по формулеIn the normal mode of operation of the power system network, the b switch closes the secondary winding with its normally closed contacts, creating a short-circuit mode of the electromagnetic device. It is known 4 that in this mode when placing the windings 3 and 4 one above the other, the electromagnetic device has the smallest inductance, the value of which can be approximately determined by the formula
и м/,згас, (S)and m /, zgas, (S)
Первичная и обмотки обтекаются рабочим током нагрузки энергосистемы, вызывая небольшие потери напряжения и мощности. Последнее не оказывает большого влияния на нормальный режим работы энергосистемы.Primary and windings flow around the operating current of the power system load, causing small losses of voltage and power. The latter does not have much effect on the normal operation of the power system.
Электромагнитное устройство работает следующим образом. При коротком замыкании в защищаемой сети ток первичной обмотки значительно увеличивает свою амплитуду уже в течение первой половины периода промышленной частоты. Автоматически нарастает ток во вторичной обл1отке 4 и при достижении им определенной величины ковадутационный аппарат 5 своими контактами разорвет цепь вторичной oбмoткиi Электромагнитное устройство перейдет в режим холостого хода первичной цепи с высоким индуктивным сопротивлением, соизмеримым с индуктивностью цепи намагничивания схемы замещения трансформатора на холостом ходу. Это следует из схемы замещения (фиг. 4) и кривых сопротивявния (фиг. 5). Индуктивное сопротивление электромагнитного устройства в режиме холостого хода рассчитывается на основе закона полного тока. Если принять ЭДС в обмотке устройства примерно равнымхриложенному напряжению, пренебрегая потериями напряжения в индуктивности рассеяния ввиду их малой величины, то индуктивность намагничивания будет примерю равнаAn electromagnetic device operates as follows. In case of a short circuit in the protected network, the primary current significantly increases its amplitude already during the first half of the industrial frequency period. The current automatically increases in the secondary circuit 4 and when it reaches a certain value, the covadutation apparatus 5 will break the secondary circuit with its contacts.The electromagnetic device will go into the idle mode of the primary circuit with a high inductance, comparable with the inductance of the magnetization circuit of the transformer equivalent circuit at no load. This follows from the equivalent circuit (Fig. 4) and resistance curves (Fig. 5). Inductance of an electromagnetic device in idle mode is calculated based on the total current law. If we take the EMF in the winding of the device approximately equal to the applied voltage, neglecting the voltage losses in the scattering inductance due to their small value, then the magnetization inductance will be equal to
Slf - Slf -
При этом может существенно огранихшться ударный ток КЗ, если применить быстродействующий тиристорный выключатель. Синуосидальность тока КЗ обеспечивается линейной вольтамперной характеристикой, угол наклона которой зависит от величины немагнитных зазоров. Характеристика заявляемого устройства сопротивления близка к релейной.In this case, the shock current of the short circuit can be significantly limited if a high-speed thyristor switch is used. The sinusoidality of the short-circuit current is provided by a linear current-voltage characteristic, the angle of inclination of which depends on the magnitude of the non-magnetic gaps. The characteristic of the claimed resistance device is close to the relay.
Простота конструкции заявляемого устройства очевидна, если сравнить ее с другими ТУ, реализующими релейную характеристику сопротивления.The simplicity of the design of the claimed device is obvious when compared with other specifications that implement the relay characteristic of the resistance.
Техническая эффективность заявляемого электромагнитного устройства регулируется числом витков первичной обмотки и величиной немагнитных зазоров.The technical efficiency of the claimed electromagnetic device is governed by the number of turns of the primary winding and the magnitude of non-magnetic gaps.
Заявляемое электромагнитное устройство обладает не только высокой технической эффективностью, но и отработанной технологией изготовления. Технология изготовления может базироваться на технологии изготовления магнитной системы ДГР типа РЗДСОМ и силовых обмоток серийных трансформаторов типа ТМ и ТС. Не менее важным преиь уществом заявляемых электромагнитных устройств являются малые габариты по сравнению с другими типами ТУ, что приведет к уменьшению капвложений в строительную часть РУ. В связи с высокой технической эффективностью заявляемого устройства произойдет адекватное снижение требований к отключащей способности выключателей РУ, термической и электродинамической стойкости аппаратов и токоведущих частей РУ, что также приведет к уменьшению габаритов РУ и его стоимости. По совокупности все это повысит надежность работы энергосистемы.The inventive electromagnetic device has not only high technical efficiency, but also a proven manufacturing technology. The manufacturing technology can be based on the manufacturing technology of the magnetic system of the DGR type RZDSOM and power windings of serial transformers of the type TM and TS. An equally important advantage of the claimed electromagnetic devices is their small size in comparison with other types of technical specifications, which will lead to a reduction in capital investments in the construction part of the switchgear. Due to the high technical efficiency of the claimed device, there will be an adequate reduction in the requirements for the breaking capacity of the switchgear, thermal and electrodynamic resistance of devices and live parts of the switchgear, which will also lead to a decrease in the size of the switchgear and its cost. Together, all this will increase the reliability of the power system.
ЯЛYAL
Автор / ЗЛОБИН Ю.И.Author / ZLOBIN Yu.I.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048796/07U RU1935U1 (en) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR LIMITING SHORT CURRENT CURRENTS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048796/07U RU1935U1 (en) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR LIMITING SHORT CURRENT CURRENTS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1935U1 true RU1935U1 (en) | 1996-03-16 |
Family
ID=48264261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5048796/07U RU1935U1 (en) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR LIMITING SHORT CURRENT CURRENTS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1935U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2551952C2 (en) * | 2013-10-11 | 2015-06-10 | Михаил Иванович Петров | Arc-suppression unit for compensation of capacitive ground fault current |
-
1992
- 1992-06-22 RU SU5048796/07U patent/RU1935U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2551952C2 (en) * | 2013-10-11 | 2015-06-10 | Михаил Иванович Петров | Arc-suppression unit for compensation of capacitive ground fault current |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Das | Analysis and control of large-shunt-capacitor-bank switching transients | |
US10651646B2 (en) | Fault current limiter | |
EP3343715A1 (en) | Short-circuit failure current limiter | |
Wu et al. | A novel current injection DC circuit breaker integrating current commutation and energy dissipation | |
Dawson et al. | Analysis, design and experimental results for a passive current limiting device | |
Asghar | Fault current limiters types, operations and its limitations | |
CN202840498U (en) | Novel magnetic-shielding air core transformer coupling bridge type solid-state current limiter | |
Zhou et al. | Performance investigation on a novel high inductance changing ratio MMC-based direct current system saturated core FCL | |
Yang et al. | A new bidirectional DC circuit breaker with fault decision-making capability for DC microgrid | |
CN100424957C (en) | Bias bridge type short circuit current limiter | |
Hamada et al. | Performance analysis of three-phase hybrid fault current limiter with one commutation circuit | |
Bronzeado et al. | Transformer interaction caused by inrush current | |
RU1935U1 (en) | ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR LIMITING SHORT CURRENT CURRENTS | |
CN100334786C (en) | A power electronic type short-circuit fault current limiter | |
Eladawy et al. | DC‐presaturated fault current limiter for high voltage direct current transmission systems | |
Dhara et al. | Modelling and analysis of an efficient DC reactor type superconducting fault current limiter circuit | |
Prigmore et al. | A neodymium hybrid fault current limiter | |
JP3399905B2 (en) | Three-phase current limiter | |
CN204424886U (en) | A kind of three phase excitation incoming current suppression device | |
CN219372010U (en) | Device for avoiding closing inrush current of low-voltage isolation transformer and low-voltage power supply system | |
Xin et al. | Development of superconducting fault current limiters | |
WO2018138723A1 (en) | Dc power supply arrangement | |
CN104218555B (en) | A kind of three phase excitation incoming current suppression device and method | |
CN218850391U (en) | High-efficient heat dissipation type large-capacity current transformer secondary overvoltage protection device | |
Heidary et al. | Superconducting Magnetic Energy Storage-Based DC Circuit Breaker for HVDC Applications |