RU2244993C2 - Surge voltage protective device - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering; surge voltage protection of high- and superhigh-voltage transmission lines.

SUBSTANCE: proposed device has at least one shunt reactor connected to high-voltage line through circuit breaker, as well as nonlinear surge voltage limiter, protective and automatic control gear connected to final elements of circuit breakers, and current sensor inserted in nonlinear surge voltage limiter circuit; current sensor output is connected through automatic control gear to reclosing final element of circuit breaker. Nonlinear surge voltage limiter is connected to HV line between phase lead and ground at point of connection of shunt reactor.

EFFECT: reduced surge voltage level, enhanced operating reliability of nonlinear surge voltage limiter.

3 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от перенапряжений, и может быть использовано в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжений.The present invention relates to the field of electrical engineering, in particular to overvoltage protection, and can be used in power transmission of high and ultra-high voltage.

Известно устройство защиты от перенапряжения в линии электропередачи (ВЛ), подключенной к концевым подстанциям через линейные выключатели, содержащие коммутационные разрядники, шунтирующие реакторы (ШР), которые подключены между фазами ВЛ и землей [1].A device is known for overvoltage protection in a power line (VL) connected to terminal substations through line switches containing switching arresters, shunt reactors (SR), which are connected between the phases of the overhead line and ground [1].

Недостатком данного технического решения является необходимость установки на ВЛ дополнительных, не требующихся по режимам шунтирующих реакторов, необходимых для обеспечения режима гашения разрядником дуги сопровождающего тока.The disadvantage of this technical solution is the need to install on the overhead lines additional shunt reactors that are not required by the modes, which are necessary to ensure the mode of quenching by the arrester of the supporting current arc.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство защиты от перенапряжений, содержащее шунтирующий реактор, который через выключатель подключен к линии электропередачи, нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН) с включенным в их цепь датчиком тока и устройством автоматики [2].Closest to the proposed invention is an overvoltage protection device containing a shunt reactor, which is connected via a switch to a power line, a nonlinear surge suppressor (arrester) with a current sensor and an automation device included in their circuit [2].

Недостатком такого технического решения является то, что защитные характеристики ОПН снижаются из-за недостаточной мощности шунтирующего реактора. (В электропередачах 500 кВ ток в ОПН ограничен величиной ~200 А при возможном значении тока 500-800 А.)The disadvantage of this technical solution is that the protective characteristics of the arrester are reduced due to insufficient power of the shunt reactor. (In 500 kV power lines, the current in the arrester is limited to ~ 200 A at a possible current value of 500-800 A.)

Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня перенапряжения на линии электропередачи и повышение надежности работы ОПН.The task of the invention is to reduce the level of overvoltage on the power line and increase the reliability of the arrester.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство защиты от перенапряжений в линии электропередач (ВЛ) высокого и сверхвысокого напряжений, подключенной по концам через линейные выключатели к подстанциям, содержит по крайней мере один шунтирующий реактор (ШР), подключенный к линии электропередач через выключатель, а также нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), устройства защиты и автоматики, соединенные с исполнительными органами линейных выключателей, и введенный в цепь ОПН датчик тока, выход которого через устройство автоматики соединен с исполнительным органом включения выключателя, при этом ОПН подключен к ВЛ между фазой и землей в точке подключения ШР. Кроме того, при наличии на конце ВЛ двух и более ШР выход устройства автоматики соединен с исполнительным органом включения всех выключателей, установленных в цепи ШР. В случае неравномерной установки ШР по концам ВЛ в имеющиеся там устройства линейной автоматики и релейной защиты на конце ВЛ с меньшим числом ШР дополнительно вводится блок задержки отключения неповрежденных фаз линейным выключателем данного конца ВЛ.The specified technical effect is achieved by the fact that the overvoltage protection device in the high and ultra-high voltage power lines (OHL), connected at the ends through linear switches to the substations, contains at least one shunt reactor (SHR) connected to the power lines through the switch, and also a nonlinear surge suppressor (arrester), protection and automation devices connected to the actuators of the linear circuit breakers, and a current sensor introduced into the arrester circuit, the output of which is through the device Automation of the body is connected to the actuating circuit breaker, wherein the surge arrester is connected to the overhead line between phase and ground in the point of connection of shunt reactor. In addition, if there are two or more ballasts at the end of the overhead line, the output of the automation device is connected to the actuator for turning on all the switches installed in the ballast circuit. In the case of uneven installation of the ballast at the ends of the overhead line, a delay block for disconnecting the undamaged phases by the linear switch of this end of the overhead line is additionally introduced into the linear automation and relay protection devices at the end of the overhead line with a smaller number of ballasts.

На чертеже показано заявляемое устройство защиты от перенапряжений в линии электропередачи 1, к которой со стороны ПС 2 подключен через выключатель 6 шунтирующий реактор 7. С этой же стороны к линии электропередачи подключен нелинейный ограничитель перенапряжения (ОПН) 8, последовательно с которым со стороны "земли" включен датчик тока 9. Датчик тока 9 через устройство автоматики 10 соединен с исполнительным органом 11 выключателя 6. Устройства защиты и автоматики 12 и 13 соединены с исполнительными органами 14 и 15 линейных выключателей 4 и 5.The drawing shows the inventive surge protection device in the power line 1, to which the shunt reactor 7 is connected via the switch 6 from the PS 2 side. On the same side, a non-linear surge suppressor (SPD) 8 is connected to the power line, in series with which from the ground side "the current sensor 9 is turned on. The current sensor 9 through the automation device 10 is connected to the actuator 11 of the switch 6. The protection and automation devices 12 and 13 are connected to the actuators 14 and 15 of the line switches 4 and 5.

Устройство защиты, представленное на чертеже, работает следующим образом.The protection device shown in the drawing, operates as follows.

В нормальном режиме линейные выключатели 4 и 5 включены, а выключатель 6 отключен. По линии электропередачи 1 передается активная мощность, и напряжение в месте подключения ОПН 8 не превышает номинального значения, т.е. ток в рабочем сопротивлении ОПН 8 отсутствует. При появлении перенапряжений, вызванных коммутациями на смежных присоединениях, амплитуды перенапряжений, как правило, не превышают 1,3-1,4 от номинального напряжения сети, что приведет к появлению тока в ОПН 8 величиной порядка 1 А, что недостаточно для срабатывания устройства автоматики 10. При возникновении несимметричного короткого замыкания на линии электропередачи 1 устройства защиты и автоматики 12 и 13 подают команду на отключение линейных выключателей 4 и 5. В предельном случае разброс по времени в действии защит, установленных по концам ВЛ, может составить 2-3 с, т.е. в случае отключения первым линейного выключателя 4 ОПН 8, подключенный к концу линии электропередачи 1, будет подвергаться длительному воздействию повышенного напряжения промышленной частоты, что приведет к его разрушению.In normal mode, line switches 4 and 5 are turned on, and switch 6 is turned off. Active power is transmitted via power line 1, and the voltage at the connection point of the arrester 8 does not exceed the nominal value, i.e. there is no current in the operating resistance of the arrester 8. In the event of overvoltages caused by switching at adjacent connections, the amplitudes of overvoltages, as a rule, do not exceed 1.3-1.4 of the rated mains voltage, which will lead to the appearance of a current in the arrester 8 of the order of 1 A, which is not enough for the automation device to trip 10 . In the event of an asymmetric short circuit on power line 1, the protection and automation devices 12 and 13 give a command to trip the line switches 4 and 5. In the extreme case, the time spread in the action of the protections installed at the end m overhead may reach 2-3 s, i.e. in the event of the first disconnection of the line switch 4 of the arrester 8, connected to the end of the power line 1, will be exposed to prolonged exposure to high voltage of industrial frequency, which will lead to its destruction.

При отключении линейного выключателя 5 на ВЛ 1 в месте подключения ОПН 8 возникнут перенапряжения с амплитудой 1,8-2,2 Uф, что приведет к появлению в рабочем сопротивлении ОПН 8 тока величиной порядка 200-500 А. Этот ток через датчик тока 9 вызовет срабатывание устройства автоматики 10, и на исполнительный орган включения 11 будет подан сигнал на включение выключателя 6. Таким образом, через время, достаточное для включения выключателя 5 (0,04-0,06 с) к линии электропередачи, будет подключен шунтирующий реактор, что снизит уровень перенапряжений промышленной частоты и предотвратит разрушение ОПН 8.When the linear switch 5 is disconnected on VL 1, overvoltages with an amplitude of 1.8-2.2 Uf occur at the connection point of the arrester 8, which will lead to the appearance of a current of about 200-500 A. in the operational resistance of the arrester 8. This current through the current sensor 9 will cause the operation of the automation device 10, and a signal to turn on the switch 6 will be sent to the actuator 11 to turn on. Thus, after a time sufficient to turn on the switch 5 (0.04-0.06 s) to the power line, a shunt reactor will be connected, which reduce overvoltage industrial frequency and prevent the destruction of the arrester 8.

При установке на концах ВЛ 1 двух и более ШР выход устройства автоматики соединяется с исполнительными органами включения 11 всех выключателей, установленных в цепи ШР (не показано).When two or more ballasts are installed at the ends of OHL 1, the output of the automation device is connected to the actuators for turning on 11 all the switches installed in the ballast circuit (not shown).

При неравномерной установке ШР 7 по концам линии электропередачи 1 в устройстве защиты и автоматике на подстанции 3 вводится блок задержки отключения неповрежденных фаз ВЛ 1 (не показано), который при несимметричном коротком замыкании осуществляет задержку отключения выключателя 4 в неповрежденных фазах ВЛ 1 на время (1-3 с), достаточное для отключения линейного выключателя 5.In case of uneven installation of ШР 7 at the ends of power line 1 in the protection device and automatics at substation 3, a block for delaying the shutdown of undamaged phases of VL 1 (not shown) is introduced, which, with an asymmetrical short circuit, delays the shutdown of switch 4 in undamaged phases of VL 1 for a while (1 -3 s) sufficient to trip the line switch 5.

По существу предлагается устройство, позволяющее в большинстве случаев отказаться от применения в цепи шунтирующих реакторов, дорогостоящих аппаратов-выключателей – отключателей без снижения надежности системы защиты от перенапряжений.Essentially, a device is proposed that allows in most cases to abandon the use of shunt reactors in the circuit, expensive apparatus-switches-switches without reducing the reliability of the surge protection system.

Источники информацииSources of information

1. Дальние электропередачи 750 кВ. / Под общей редакцией А.М.Некрасова и И.С.Рокотян. М.: Энергия, 1974, с.25-30.1. Long-distance power transmission 750 kV. / Under the general editorship of A.M. Nekrasov and I.S. Rokotyan. M .: Energy, 1974, p.25-30.

2. В.Н.Подъячев, В.А.Славин. "Распределительные устройства высокого напряжения". Авторское свидетельство СССР №1805527, бюллетень №12, 30.03.93 г.2. V.N. Podyachev, V.A. Slavin. "High voltage switchgears." USSR Copyright Certificate No. 1805527, Bulletin No. 12, 03/30/93

Claims (3)

1. Устройство защиты от перенапряжений в линии электропередач (ВЛ) высокого и сверхвысокого напряжения, подключенной по концам через линейные выключатели к подстанциям, содержащие по крайней мере один шунтирующий реактор (ШР), подключенный к ВЛ через выключатель, а также нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), устройства защиты и автоматики, соединенные с исполнительными органами линейных выключателей, и введенный в цепь ОПН датчик тока, выход которого через устройство автоматики соединен с исполнительным органом включения выключателя, отличающееся тем, что ОПН подключен к ВЛ между фазой и землей в точке подключения ШР.1. Device for overvoltage protection in power lines (VL) of high and ultra-high voltage, connected at the ends through linear switches to substations, containing at least one shunt reactor (SR) connected to the overhead line through a switch, as well as a nonlinear surge arrester ), protection and automation devices connected to the actuators of the linear circuit breakers, and a current sensor introduced into the arrester circuit, the output of which through the automation device is connected to the actuator of Tell, characterized in that the arrester is connected to the overhead line between phase and ground in the point of connection of shunt reactor. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при установке на конце ВЛ двух и более ШР выход устройства автоматики соединен с исполнительным органом включения всех выключателей, установленных в цепи ШР.2. The device according to claim 1, characterized in that when installing at the end of the overhead line two or more SRs, the output of the automation device is connected to the actuator for turning on all the switches installed in the SR circuit. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в случае неравномерной установки ШР по концам ВЛ в устройства линейной автоматики и релейной защиты, установленные на конце ВЛ с меньшим числом ШР, дополнительно вводится блок задержки отключения неповрежденных фаз линейным выключателем данного конца ВЛ.3. The device according to claim 1, characterized in that in the case of uneven installation of the ballast at the ends of the overhead lines in the linear automation and relay protection devices installed on the end of the overhead line with a smaller number of ballasts, an additional delay unit for disconnecting the undamaged phases by a linear switch of this end of the overhead line is introduced.