SU922947A1 - Устройство для заземления нейтрали с илового тра нсфо рм а тора - Google Patents

Description

1

Изобретение может найти применение в электротехнике и энергетике, а именно на высоковольтных’подстанциях, где необходимо ограничение внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания превышающих в аварийных режимах доцус- ⁵ тимые расчетные ветмчины.

Известно устройство для ограничения токов короткого замыкания и перенапряжений на высоковольтной подстанции, повышающее эффективность ограничения благо- ¹⁰ даря наличию трехфазного трансформатора .последовательного включения, первичные обмотки каждой фазы которого включены в цепи соответствующих обмоток силового трансформатора, а вторичные обмотки со— ¹⁵ единены параллельно и шунтированы последовательно соединенными конденсатором и катушкой индуктивности, настроенными в нормальном режиме в резонанс напряжетний,при этом концентратор шунтирован па-: раллельно соединенными нелинейным ферромагнитным элементом и выпрямительным блоком, выпрямительный блок выполнен в

2

виде моста, одна диагональ которого подключена к конденсатору, а к второй диагонали подключена обмотка управления насыщающегося реактора [1).

Однако электрические характеристики ограничивающегося дросселя насыщения с подмагничиванием от источника постоянного ' ток а, находящегося в функциональной зависимости от режима трансформатора последовательного включения, приводят к необходимости его переключения нейтрали высоковольтных обмоток силового трансформатора через искровой промежуток, необходимость интенсификации увеличения сопротивления предварительно насыщенного реактора до оптимальной величины приводит к необходимости сохранения в цепи постоянного тока специального автомата гашения магнитного· поля.

Кроме того, недостатками этого устройства являются невозможность воздействия устройства на ограничение и снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до базис—

3 922947

ных величин, необходимость больших диапазонов коэффициенте© регулдрования и токоограничения, приводящих к необходимым габаритам устройства, соизмеримым с габаритами силовых трансфер- ₅ маторов анаяопчных мощностей, а также го, что при возникновении максимальных токов короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается, а уровень он- 10 намической устойчивости электротехнического оборудования оказывается ниже расчетных величин.

Наиболее близким к изобретению яв- . ляется устройство для заземления нейгра-,₅ ли трансформатора, которое содержит две заземленные ветви, в первую из которых включен через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом дроссель, рабочая обмотка которого вклю-20 чена последовательно с искровым промежутком, а обмотка управления подключена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатор тока, а во вто-₂$ рую ветвь включены тоже через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом, два последовательно соединенных элемента сопротивления (резистора), один из которых шунтирован ₃₀ нелинейным ферромагнитным элементом, а к другому подключено выпрямительное устройство, обеспечивающее выпрямленным '' током обмотку управления и трансформатор тока, два трансформатора напряжения, которые подсоединены к искровым проме- ³⁵ жугкам со стороны земли, причем точка соединения резисторов втор ой ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата с точкой соединения искрового промежутка и дросселя первой ветви [23.

Известное устройство имеет контактных заключающиеся в том, что известное устройство имеет недостатки заключающиеся ⁴⁵ в том, что искровые промежутки устройства усложняют обеспечение необходимой координации уровней изоляции электротехнического оборудования с электрическими защитными характеристиками соот— ⁵⁰ - ветствующих разрядников при воздействиях внутренних перенапряжений; малая величина .индуктивного сопротивления рабочей обмотки предварительно насыщенного дросселя не ограничивает ток однофазно- 55 го короткого замыкания и величину динамических воздействий на электротехническое оборудование, возникающих при

электрических пробоях изоляции, в результате воздействия внутренних перенапряжений; не исключается при переходных режимах вероятность возникновения феррорезонансных явлений при двухфазных коротких замыканиях; предварительное насыщение ..дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводит к необходимости иметь источник постоянного тока с наличием весьма существенных электрических потерь; обеспечение работы устройства приводит к необходимости иметь определенное количество коммутационных аппаратов, что снижает надежность его работы в результате возможных отказов контактных систем.

Кроме того, возникает определенная сложность наладок релейных зашит'особенно по обеспечению необходимых электрических параметров по току и напряжению при переходных процессах;

Известное устройство обладает также невозможноетью воздействия на ограничение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин;'необходимостью больших диапазонов коэффициентов регулирования и ток о· ограничения, приводящих к необходимым габаритам устройства, соизмеримых с га- >· баритами силовых трансформаторов знало—

, гичных мощностей, а также недостаток известного устройства состоит в том, что при возникновении максимальных токов короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается.

'Цель изобретения — ограничение внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания.

Указанная цель достигается тем, что устройство для заземления нейтрали силового трансформатора, вторичная обмотка которого соединена в разомкнутый треугольник, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена раб.очая обмотка дросселя, а во вторую ветвь включены два элемента сопротивления, один из которых подсоесинен к диагонали выпрямительного моста, вторая диагональ которого подсоединена к обмотке управления дросселя, снабжено дополнительным трансформатором, первичные обмотки которого включены последовательно с первичными обмотками силового трансформатора, а вторичные обмотки соединены параллельно между собой нелинейным дополнительным ферромагнитным эле ментом с минимальным напряжением

5 922

насыщения и конденсатором, элементы сопротивления выполнены в виде нелинейных ферромагнитных элементов, причем элемент, присоединенный к земле, выполнен с минимальным напряжением насыщения, 5 а параллельно второму элементу сопротивления подсоединен конденсатор, к выводу элемента сопротивления, подсоединенному К нейтрали, подсоединен вывод дополнительного дросселя насыщения с минималь- Ю ным напряжением насьвиения, второй вывод которого подсоединен к одному из выводов, соединенных в параллель вторичных обмоток последовательного трансформатора, второй вывод указанных вторич- 15 ных обмоток подсоединен к точке соединения элементов сопротивления, а выводы вторичной обмотки силового трансформатора, соединенной в разомкнутый треугольник подсоединены к выводам вторичных го обмоток трансформаторов последовательного включения.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. 25

К нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора подключена непосредственно обмотка 2 переменного тока насыщающего реактора с подмагничиванием и обмоткой 3 его управления. Кроме 30 того, к указанной нейтрали подключены последовательно соединенные конденсатор

4 и нелинейный ферромагнитный элемент

5 с минимальным напряжением насьвиения, параллельно конденсатору подсоединен 35 нелинейный ферромагнитный элемент 6 со средней величиной напряжения насыщения, первичные обмотки 7 трансформатора последовательного включения включены в цепи соответствующих обмоток сило-40 вого трансформатора, а вторичные обмотки 8 соединены параллельно й шунтированы последовательно соединенными нелинейным ферромагнитным элементом 9 с минимальной величиной напряжения насьвиения н 45 указанным выше конденсатором,вторичная обмотка 10 силового трансформатора, соединенная по схеме разомкнутого треугольника, подключена параллельно вторичным обмоткам трансформатора последовательного включения, выпрямительный блок 11 выполнен в виде моста, подключенного одной диагональю к конденсатору* а к второй диагонали подключена обмотка 3 управления насыщающего реактора.

В нормальном режиме работы оптимальные электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнитного эле-.

947 6

мента 5 с минимальным напряжением насьицения и конденсатора 4 составляют 'последовательный резонансный контур, чем обеспечивается практически глухое заземление нейтрали I конкретного сило вого трансформатора еще до возннкнове— ;Ния перенапряжений, а величина сопротивления нелинейного ферромагнитного элемента 9 с минимальным напряжением насыщения и конденсатора 4 составляют последовательный резонансный контур, обеспечивающий работу вторичной обмотки 10 силового трансформатора практически в режиме замкнутого треугольника, позволяющего питание соответствующих нагрузок и работу трансформатора последовательного включения практически с весьма несущественным для режима сопротивлениями его первичных обмоток 7.

Подпитка выпрямительного блока 11 от конденсатора 4 обеспечивает необходимую величину постоянного тока в обмотке 3 управления, что дает возможность иметь необходимое сопротивление обмотки 2 с точки зрения требований к оорданации изоляции.

Следовательно, уже в нормальном ροжиме работы защитное устройство подготовлено для эффективного изменения результирующей ведачины сопротивления нулэвой последовательности^ случае возникновения переходных или колебательных процессов.

При возникновении перенапряжений в сети возросшие токи в обмотках 7 трансформатора последовательного включения приводят к увеличению токов в цепях управляющих обмоток 8 указанного трансформатора и повышению напряжения на конденсаторе 4, что приводит к увеличению эффективности работы выпрямительного блока 11 и росту величины постоянного тока с соответствующим уменьшением сопротивления обмотки 2.

Средняя величина напряжения насыщения нелинейного ферромагнитного элемента 6 еще не проявляет шунтирующего действия по отношению к конденсатору 4, а эффективность заземления нейтрали I силового трансформатора даже в случае некоторой расстройки последовательного резонансного контура, состоящего из конденсатора 4 и нелинейного ферромагнитного элемента 5, практически не изменяется в результате минимального напряжения насыщения указанного элемента. ι

Расстройка резонансного контура, состоящего из нелинейного ферромагнитно—.

7

922947

8

го элемента 9 с минимальным напряжением насыщения и конденсатора 4, приводит вторичную обмотку 10 в режим разомкнутого треугольника, чем обеспечивается подготовка к ограничению токов , 5 короткого замыкания при их возникновении.

Следовательно, при возникновении перенапряжений в сети автоматически снижается величина сопротивления нулевой ю последовательности благодаря комплексному воздействию устройства на основе функционального взаимодействия между обмоткой 2 насыщающегося реактора и обмоткой 7 трансформатора последова- 15 тельного включения в результате принятых электрических характеристик ферромагнитных элементов 5, 6 и 9. В го же время устройство обеспечило режим вторичной обмотки 10, гарантирующий в ₂₀ комплексе со всеми составляющими элементами, ограничение токсв короткого замыкания, появление которых возможно в результате электрических пробоев изоляции, ослабленной ниже допустимого уров-25 ня в условиях эксплуатации.

При возникновении токов короткого' замыкания в сети и их протекании через силовые обмотки 7 трансформатора последовательного включения происходит полная ₃₀ расстройка резонансного контура, состоящего из последовательно соединенных нелинейного ферромагнитного элемента 9 и конденсатора 4, что приводит к практически полн ому исчезновению противодействующего^ магнитного потока,создаваемого управляющими обмотками 8 указанного трансформатора и его превращения по существу в линейный реактор с максимально расчетным сопротивлением обмоток 7. ₄₀

Снижение напряжения на выпрямительном блоке 11, благодаря соответствующей шунтировке конденсатора 4 нелинейным ферромагнитным элементом 6 со средней величиной напряжения насыщения при- _<5 водит к снижению величины выпрямленного · тока в обмотке управления 3 и в случае необходимости его отключения выпрямительным блоком 11, чем обеспечивается, необходимое увеличение сопротивления, обмотки 2. переменного тока насыщающегося реактора.

Вторичная обмотка 10 практически полностью перевелась в режим разомкнутого треугольника с появлением макси- ⁵⁵ мальной эффективности ограничения токов короткого замыкания, а возросшее в этом режиме напряжение на нелинейном ферромагнитном элементе 5 с минимальным напряжением насыщения обеспечивает эффективное заземление одного к сад а разомкнутого треугольника вторичной обмотки 10, исключая возможность перехода перенапряжений с первичной обмотки силового трансформатора.

Следовательно, при появлении токов короткого замыкания в сети автоматически возрастает до необходимого уровня оеаультирующая величина сопротивлений нулевой последовательности благодаря комплексному воздействию устройства, вновь на основе функционального взаимодействия между обмотками 7 трансформатора последовательного включения и обмоткой 2 насыщающего реактора в результате изменившихся электрических параметров последовательных контуров, состоящих из конденсатора 4 и нелинейных ферромагнитных элементе® 5 и 9 соответственно, обеспечивающих необходимое напряжение на в >ι прямите льном блоке 11.

Кроме того, совмещение конденсатора 4 в шунтирующей и второй ветвях обеспечивает дополнительно повышение наце · жности, быстроты и стабильности работы защитного устройства даже в сложных аварийных режимах и колебательных процессах за необходимый период времени.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить эффективное ' ограничение перенапряжений и токов короткого замыкания.

•

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для заземления нейтрали · силового трансформатора, вторичная обмотка которого соединена в разомкнутый треугольник, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена рабочая обмотка дросселя, а во вторую ветвь включены два элемента сопротивления, один из которых подсоединен к диагонали выпрямительного моста, вторая диагональ которого подсоединена к обмотке управления дросселя, отличающееся тем, что, с целью ограничения внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания, оно снабжено дополнигел1«ым трансформатором, первичные обмотки которого включены последовательно с первичными обмотками силового трансформатора, а вторичные обмотки соединены параллельно между собой нелинейным дополнительным ферромагнитным элементом с мини Маль9

   922947

   ным напряжением насыщения и конденсатором, элементы сопротивления выполнены в виде нелинейных ферромагнитных элементов, причем элемент, присоединенный К земле, выполнен с минимальным напря- 5 жением насыщения, а параллельно второму элементу сопротивления подсоединен конденсатор, к выводу элемента сопротивления, подсоединенному к нейтрали, подсоединен вывод дополнительного дросселя ю насыщения с минимальным напряжением насыщения, втсрой вывод которого подсоединен к одному из выводов, соединенных в параллель вторичных обмоток последовательного трансформатора, второй вывод 15

   10

   указанных вторичных обмоток подсоединен к точке соединения элементов 'Сопротивления, а выводы вторичной обмотки си л св ого трансформатора, соединенной в разомкнутый треугольник, подсоединены к выводам вторичных обмоток трансформаторов последовательного включения.