RU2779147C1 - Устройство защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю - Google Patents
Устройство защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779147C1 RU2779147C1 RU2022114842A RU2022114842A RU2779147C1 RU 2779147 C1 RU2779147 C1 RU 2779147C1 RU 2022114842 A RU2022114842 A RU 2022114842A RU 2022114842 A RU2022114842 A RU 2022114842A RU 2779147 C1 RU2779147 C1 RU 2779147C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- functional element
- output
- neutral
- resistor
- Prior art date
Links
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение эффективности работы устройства. Устройство содержит регулируемый заземляющий резистор (1), подключаемый к нейтрали сети низкого напряжения сетевой подстанции. Токовая обмотка дугогасящего реактора (4), подключенного к нейтрали нейтралеобразующего устройства (2) параллельно заземляющему резистору (1), соединена с первым входом функционального элемента (5) вычисления значения величины защитного резистора. Выходы обмоток низкого напряжения трансформатора напряжения (6) соединены со входом функционального элемента (8) выбора поврежденной фазы, выход которого подключен ко входу функционального элемента (9) определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе. Выход функционального элемента (9) определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе подключен ко второму входу элемента вычисления значения величины защитного резистора (5), выход которого присоединен ко второму входу пакета коммутаторов (3), а к выходу пакета коммутаторов (3) подсоединен заземляющий резистор (1). 1 ил.
Description
Данное изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения надежности работы сетей 6-10 кВ с компенсированной нейтралью в режиме замыкания на землю.
Известно множество технических решений для ограничения дуговых перенапряжений в сетях с изолированной нейтралью с помощью активного сопротивления [1]. В сетях с компенсацией емкостных токов применяется подключение резистора во время замыкания на землю для обеспечения функционирования релейной защиты от замыканий на землю [2].
Недостатком этих технических решений является то, что они не используются для ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсированной нейтралью, а использование заземляющего резистора неизменной величины не обеспечивает требуемого значения накладываемого активного тока во всех эксплуатационных режимах.
Известно устройство для защиты от дуговых перенапряжений в сети с изолированной нейтралью (патент РФ №2024150, опубл. 30.11.1994, МПК Н02Н 9/08), содержащее однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена между нейтралью и землей, а во вторичную обмотку включен резистор через коммутатор, снабженный блоком управления, дополнительную вторичную обмотку однофазного трансформатора, логический элемент И, к входам которого подключены выходы пороговых блоков, дополнительный резистор с коммутатором и устройством его управления, подключенными к вторичной обмотке однофазного трансформатора параллельной основному резистору с коммутатором, второй логический элемент И, логические элементы ВРЕМЯ, НЕ.
Недостатком этого технического решения является низкая надежность из-за развития перемежающегося горения дуги при уменьшении емкости сети.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети (патент РФ на полезную модель №186665, МПК Н02Н 9/08, опубл. 29.01.2019, бюл. №4), содержащее блок контроля напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, элемент «Время», блок управления коммутатором, блока коммутаторов, заземляющий резистор и нейтралеобразующий трансформатор, высшая обмотка которого выполнена с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, которое снабжено интегратором, сумматором и блоком измерения емкостного тока, при этом блок контроля напряжения выполнен в виде блока определения режима замыкания (БОРЗ), первый выход которого подключен к первому входу интегратора, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен блок измерения емкостного тока, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, второй выход БОРЗ подключен к элементу «Время», первый выход которого выполнен с возможностью подключения к блоку релейной защиты РЗ трансформаторной подстанции, второй выход элемента «Время» связан с диспетчерским пультом, а третий выход подключен ко второму входу интегратора, выход сумматора подключен ко входу блока управления коммутатором, который выполнен в виде АЦП, выход которого соединен с первым входом блока коммутаторов, к выходу которого подсоединен заземляющий резистор, который выполнен в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, второй вход блока коммутаторов подключен к нейтрали нейтралеобразующего трансформатора.
Недостатком этого технического решения является его низкая эффективность, связанная с запаздыванием имеющегося устройства определения емкостного тока замыкания на землю в процессе резких и глубоких расстроек компенсации для целей управления резистором в нейтрали.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности оптимального управления защитным резистором при изменении расстройки компенсации в режиме замыкания на землю, где управление величиной защитного резистора осуществляется в режиме перемежающегося горения дуги путем вычисления расстройки компенсации с использованием измерения начальной скорости нарастания напряжения на поврежденной фазе.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства за счет быстродействующего определения расстройки и подключения защитного резистора внутри каждого цикла, обеспечивая оптимальное управление резистором не только для исходной схемы сети, но и в режиме аварийных или поисковых переключений, исходя из чего повышается надежность распределительной сети.
Это достигается устройством защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю, содержащим заземляющий резистор в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, подключаемый через первый вход пакета коммутаторов к нейтрали сети низкого напряжения сетевой подстанции, которая создается с помощью нейтралеобразующего устройства, дугогасящий реактор, подключенный к нейтрали нейтралеобразующего устройства параллельно заземляющему резистору, трансформатор напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, при этом второй вход пакета коммутаторов подключен к выходу функционального элемента вычисления значения величины защитного резистора, согласно изобретению оно снабжено функциональным элементом выбора поврежденной фазы и функциональным элементом определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе, вход функционального элемента выбора поврежденной фазы подключен к трансформатору напряжения, а его выход ко входу функционального элемента определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе, своим выходом соединенного со вторым входом функционального элемента вычисления значения величины защитного резистора.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю.
Устройство защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю содержит регулируемый заземляющий резистор 1 в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, подключаемый к нейтрали сети низкого напряжения сетевой подстанции, которая создается с помощью нейтралеобразующего устройства 2, соединенного с первым входом пакета коммутаторов 3. Токовая обмотка дугогасящего реактора 4, также подключенного к нейтрали нейтралеобразующего устройства 2 параллельно заземляющему резистору 1, соединена с первым входом функционального элемента 5 вычисления значения величины защитного резистора. Выходы обмоток низкого напряжения трансформатора напряжения 6, выполненного с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 7 соединены со входом функционального элемента 8 выбора поврежденной фазы, выход которого подключен ко входу функционального элемента 9 определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе. Выход функционального элемента 9 определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе подключен к второму входу элемента вычисления значения величины защитного резистора 5, выход которого присоединен ко второму входу пакета коммутаторов 3, а к выходу пакета коммутаторов 3 подсоединен заземляющий резистор 1.
Все элементы устройства выполнены комплектно, соединены сборочными операциями (пайкой и болтовым соединением) на предприятии-изготовителе, расположены в едином корпусе устройства (представляя собой единую конструкцию), которое устанавливается в помещении трансформаторной подстанции.
Устройство защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю работает следующим образом.
Пакет коммутаторов 3 непосредственно осуществляет подключение электродов резистора 1.
В нормальном режиме, когда напряжение на нейтрали (UN=3U0) нейтралеобразующего устройства 2 и выходе трансформатора напряжения 6 отсутствует, ток нулевой последовательности (IL) через дугогасящий реактор 4 не протекает, работа устройства блокируется.
При перемежающемся дуговом замыкании ток дугогасящего реактора 4 поступает на первый вход функционального элемента 5, где определяется величина оптимального значения сопротивления защитного резистора 1 с использованием информации о величине сопротивления (или тока) дугогасящего реактора 4. С выходов трансформатора напряжения 6 сигналы фазных напряжений UФ и напряжения на нейтрали 3U0 поступают на вход функционального элемента 8 выбора поврежденной фазы.
Функциональным элементом 8 выбора поврежденной фазы идентифицируется режим перемежающегося горения дуги на поврежденной фазе, характерными особенностями которого являются высокие значения производных фазных напряжений и напряжения на нейтрали. Сигнал с выхода функционального элемента 8 поступает на вход функционального элемента 9 определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе, где вычисляется значение расстройки компенсации.
Сигнал с выхода функционального элемента 5 вычисления значения величины защитного резистора поступает на второй вход пакета коммутаторов 3, обеспечивая необходимую величину сопротивления заземляющего резистора 1 Rn посредством подключения нужного количества электродов заземляющего резистора 1. Это обеспечивает быстродействующее ограничение дуговых перенапряжений за счет управления величиной этого резистора 1, которое осуществляется в режиме перемежающегося горения дуги путем вычисления расстройки компенсации с использованием измерения начальной скорости нарастания напряжения на поврежденной фазе.
При установившемся режиме горения дуги, когда условий для развития максимальных перенапряжений не возникает, а наложение дополнительного активного тока на место повреждения только увеличивает масштаб разрушения изоляции, действие автоматики блокируется.
Характерными особенностями этого устройства является быстродействующее определение расстройки и подключение защитного резистора 1 внутри каждого цикла, что обеспечивает оптимальное управление резистором 1 не только для исходной схемы сети, но и в режиме аварийных или поисковых переключений. Это идентифицируется функциональным элементом 9 определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе.
Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность работы устройства защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю за счет быстродействующего определение расстройки и подключения защитного резистора внутри каждого цикла, обеспечивая оптимальное управление резистором не только для исходной схемы сети, но и в режиме аварийных или поисковых переключений, исходя из чего повышается надежность распределительной сети.
Источники информации, использованные при составлении заявки на изобретение
1. И.С. Самойлович. Режимы нейтрали электрических сетей карьеров. - М.: Недра, 1976. - 175 с.
2. Г.П. Езовит, А.А. Безпрозванный и др. Индуктивно-активное заземление нейтрали в кабельных сетях 10 кВ. // Электрические станции. - 1988. - №5. - с. 78-80.
Claims (1)
- Устройство защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю, содержащее заземляющий резистор в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, подключаемый через первый вход пакета коммутаторов к нейтрали сети низкого напряжения сетевой подстанции, которая создается с помощью нейтралеобразующего устройства, дугогасящий реактор, подключенный к нейтрали нейтралеобразующего устройства параллельно заземляющему резистору, трансформатор напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, при этом второй вход пакета коммутаторов подключен к выходу функционального элемента вычисления значения величины защитного резистора, отличающееся тем, что оно снабжено функциональным элементом выбора поврежденной фазы и функциональным элементом определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе, вход функционального элемента выбора поврежденной фазы подключен к трансформатору напряжения, а его выход - ко входу функционального элемента определения начальной скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе, своим выходом соединенного со вторым входом функционального элемента вычисления значения величины защитного резистора.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2779147C1 true RU2779147C1 (ru) | 2022-09-02 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803647C1 (ru) * | 2023-05-25 | 2023-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ выявления расстройки компенсации в режиме замыкания на землю для управления защитным резистором в компенсированных сетях |
| CN117054726A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-11-14 | 上海交通大学 | 一种有载分接开关切换过程恢复电压变化率计算方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1220053A1 (ru) * | 1984-07-06 | 1986-03-23 | Павлодарский Индустриальный Институт | Устройство дл защиты от дуговых перенапр жений в сет х с изолированной нейтралью |
| RU2024150C1 (ru) * | 1991-11-18 | 1994-11-30 | Валентин Ефимович Поляков | Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в сети с изолированной нейтралью |
| CN203850813U (zh) * | 2014-05-14 | 2014-09-24 | 陈禾 | 适用于12～45 kV电网的抑制过电压综合保护装置 |
| RU171479U1 (ru) * | 2017-02-03 | 2017-06-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство для резистивного заземления нейтрали сети |
| RU186665U1 (ru) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1220053A1 (ru) * | 1984-07-06 | 1986-03-23 | Павлодарский Индустриальный Институт | Устройство дл защиты от дуговых перенапр жений в сет х с изолированной нейтралью |
| RU2024150C1 (ru) * | 1991-11-18 | 1994-11-30 | Валентин Ефимович Поляков | Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в сети с изолированной нейтралью |
| CN203850813U (zh) * | 2014-05-14 | 2014-09-24 | 陈禾 | 适用于12～45 kV电网的抑制过电压综合保护装置 |
| RU171479U1 (ru) * | 2017-02-03 | 2017-06-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство для резистивного заземления нейтрали сети |
| RU186665U1 (ru) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803647C1 (ru) * | 2023-05-25 | 2023-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ выявления расстройки компенсации в режиме замыкания на землю для управления защитным резистором в компенсированных сетях |
| CN117054726A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-11-14 | 上海交通大学 | 一种有载分接开关切换过程恢复电压变化率计算方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107966633B (zh) | 一种供电***的配电网单相接地故障线路快速判断方法及*** | |
| Salomonsson et al. | Protection of low-voltage DC microgrids | |
| Ruffing et al. | DC fault control and high-speed switch design for an HVDC network protection based on fault-blocking converters | |
| EP2128951B1 (en) | Electronic active earthing system for use in high-voltage distribution networks | |
| CN104221239B (zh) | 用于控制hvdc输电***中的电力传输的装置 | |
| CN108336750B (zh) | 换流器、基于半vsc三极直流***及其故障转移控制方法 | |
| CN105356441A (zh) | 智能pt消谐选相的方法和装置 | |
| CN111987706B (zh) | 一种限流型可控避雷器、换流器、输电***以及控制方法 | |
| Karthikeyan et al. | Simulation and analysis of faults in high voltage DC (HVDC) power transmission | |
| CN110768206B (zh) | 一种小电阻接地***单相接地故障保护方法 | |
| CN205544206U (zh) | 智能pt消谐选相的装置 | |
| Wang et al. | Evaluation of existing DC protection solutions on an active LVDC distribution network under different fault conditions | |
| Chavan et al. | Coordination of solid-state circuit breakers for dc grids under high-fault-di/dt conditions | |
| CN108146261B (zh) | 电动汽车快速充电站的故障保护方法及装置 | |
| Wang et al. | DC fault analysis in bipolar HVDC grids | |
| RU2779147C1 (ru) | Устройство защиты от дуговых перенапряжений при однофазном замыкании на землю | |
| Kaiser et al. | Safety considerations for the operation of bipolar DC-grids | |
| Cairoli | Fault protection in dc distribution systems via coordinated control of power supply converters and bus tie switches | |
| Ibrahim et al. | On the DC Microgrids Protection Challenges, Schemes, and Devices‐A Review | |
| Xie et al. | A review of DC micro-grid protection | |
| RU2779881C1 (ru) | Устройство ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю | |
| CN110048366B (zh) | 直流限流断路装置 | |
| CN105322518A (zh) | 一种与gis设备配套使用的汇控柜 | |
| CN206099289U (zh) | 一种四极断路器 | |
| Yanushkevich et al. | Transient system behaviour under DC fault conditions in meshed HVDC system |