Резонансное трехфазное устройство ограничения токов короткого замыкания

 

РЕЗОНАНСНОЕ ТРЕХФАЗНОЕ УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее в каждой фазе конденсато1%1, реактивные сопротивления которых на частоте сети равны , а также линейные и нелинейные реактору, соединенные по мостовой схеме, отлич ающее ся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено резисторами, а нелинейные реакторы выполнены с вторичными обмотками, причем два линейных реактора, а также два нелинейных реактора включены в противоположные плечи мостовой схемы, в диагонали которой включено два последова-тельно соединенных резистора и два последовательно соединенных конденсатора , которые при пересечении имеют общую точку, начала первичных обмоток нелинейных реакторов в одном плече мостовой схемы соединены с общей точкой линейного реактора и резистора , а в другом плече - с общей точкой линейного реактора и конденсатора , вторичные обмотки нелинейных реакторов .соединены согласно в треугольник , а мостовые схемы включены Л в фазы защищаемой линии диагональю, состоящей из резисторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н 02 Н 9 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA

1, д3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - „, И

iw

- * сб.

° °

5а

Ъ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3546649/24-07 (22 ) 31. 01. 83 (46 ) 28.02 ° 84. Бкя. Р 8 (72)В.Н. Неклепаев и A.È. Пойдо (71)Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53)621.316.925(088.8) (56}1. Авторское свидетельство СССР

Р 299084, кл. Н 02 Н 9/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

511651» кл. Н 02 Н 9/00, 1976 ° (54 } (57 ) РЕЗОНАНСНОЕ ТРЕХФАЗНОЕ

УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМ)КАНИЯ, содержащее в каждой фазе конденсаторы, реактивные сопротивления которых на частоте сети равны, а также линейные и нелинейные .реакторы, соединенные по мостовой схеме, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено резисторами, а нелинейные реакторы выполнены с вто- . ричными обмотками, причем два линейных реактора, а также два нелинейных реактора включены в противоположные плечи мостовой схемы, в диагонали которой включено два последова-. тельно соединенных резистора и два последовательно соединеннЫх конденсатора, которые при пересечении имеют общую точку, начала первичных обмоток нелинейных реакторов в одном плече мостовой схемы соединены с общей точкой линейного реактора и резисто-. ра, а в другом плече — с общей точкой линейного реактора и конденсатора, вторичные обмотки нелинейных Е реакторов .соединены согласно в треугольник, а мостовые схемы включены в фазы защищаемой линии диагональю, состоящей из резисторов.

1077004

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам ограничения токов короткого замыкания в . электрических сетях и может быть использовано в электрических сетях и на электрических станциях, а также в электрометаллургии.

Известно устройство для ограничения токов короткого замыкания (КЗ), содержащее последовательно включенные линейный реактор и конденсатор, реак-10 тивные сопротивления которых на промышленной частоте равны, а также нелинейную цепь из последовательно соединенных нелинейного реактора со сталью и линейного резистора, под- 15 ключенную параллельно конденсатору.

Устройство включается в цепь последовательно между источником питания и нагрузкой (11 .

Недостаток данного устройства — 2О большой уровень перенапряжений на конденсаторе при КЗ на нагрузке.

Известно устройство для ограни,чения токов КЗ, содержащее два равных линейных индуктивно-емкостных 25 элемента, включенных по мостовой

-.схеме, причем в противоположные плечи моста включены элементы с одинаковым характером реактивности, одна из .диагоналей включена в защищаемую линию, а нелинейный реактор включен в другую диагональ (2) .

Даже в том случае, когда сопротивление нелинейного реактора IIpH

КЗ уменьшается до нуля, напряжение на конденсаторе не может быть менее

1/2 фазного напряжения.

Исследование переходных процессов в указанном устройстве показало, что при КЗ на нагрузке содержание третьей гармоники в напряжении на конденсаторе доходит до 40%. Это увеличивает уровень перенапряжений на конденсаторе в 1,3 раза. При использовании этого устройства в трехфазной сети с заземленной нейтралью эффектив- 45 ность ограничения токов однофазного и двухфазного К3 на землю оказывается ниже, чем при ограничении токов трехфазного КЗ. Практика эксплуата. ции сетей показывает, что на шинах 50

110-750 кВ электрических станций и узловых подстанций токи однофазного

КЗ как правило, больше, чем токи трехфазного КЗ, а частота возникновения однофазных КЗ составляет 80- 55

95% от всех случаев КЗ.

Таким образом, недостатками известного устройства являются большие перенапряжения на конденсаторе, вызванные протеканием больших токов 6(j промышленной частоты и высоким уровнем высших гармоник, и малая эффективность устройства при коротких замыканиях в трехфазной сети с заземленной нейтралью. 65

Цель изобретения — уменьшение уровня перенапряжений и содержания высших гармоник на конденсаторе, а также.более эффективное ограничение токов

КЗ, на землю в электрической трехфазной сети.

Для достижения поставленной цели устройство, содержащее в каждой фазе конденсаторы, реактивные сопротивления которых на частоте сети равны, а также линейные и нелинейные реакторы, соединенные по мостовой схеме, снабжено резисторами, а нелинейные реакторы выполнены с вторичными обмотками, причем два линейных реактора, а также два нелинейных реактора. включены в противоположные плечи мостовой схемы, в диагонали которой включено два последовательно соеди- ненных резистора и два последовательно соединенных конденсатора, которые при пересечении имеют общую точку, начала первичных обмоток нелинейных реакторов в одном плече мостовой схемы соединены с общей точкой линейного реактора и резистора, а в другом плече — с общей точкой линейного реактора и конденсатора, вторичные обмотки нелинейных реакторов соединены согласно в треугольник, а мостовые схемы включены в фазы защищаемой линии диагональю, состоящей из резисторов.

На чертеже представлена схема устройства.

Трехфазное устройство состоит из шести одинаковых линейных реакторов

1-6 и шести одинаковых нелинеййых реакторов 7-12, образующих три мостовые схемы. Вторичные обмотки 131б и 1б-18 нелинейных реакторов

7-9 и 10-12 соединены согласно в треугольник. Диагонали мостовых схем состоят из конденсаторов 19-24, соединенных последовательно, и резисторов 25-30, также соединенных последовательно. В пересечении диагоналей в каждой мостовой схеме диагонали соединяются. Мостовые схемы включены в защищаемую цепь последовательно диагональю, состоящей из резисторов.

Устройство функционирует следующим образом.

При малых токах, протекающих в каждой фазе по линейным реакторам

1-б и конденсаторам 19-24, и отсутствии в фазных токах coñòàíëÿþùåé нулевой последовательности напряжение на участках цепи, образуемой линейным реактором и конденсатором, равно нулю, так как их реактивные сопротивления выбраны одинаковыми на частоте сети. Ток через резисторы .также равен нулю, а напряжение на нелинейных реакторах 7-12 равно напряжению на конденсаторах 20, 22, 1077004

24, 19, 21 и 23 соответственно и существенно меньше напряжения насыщения нелинейных реакторов, а токи, протекакщие в них, составляют 1-2Ъ от токов через конденсаторы . Резонанс линейной цепи не нарушается, устройство имеет малое сопротивление.

При КЗ и увеличении токов в фазах

:определенного граничного значения насыщаются нелинейные реакторы 7-12, их реактивность уменьшается, нарушается резонанс в линейной цепи, возросшее результирующее сопротивление устройства ограничивает. ток КЗ.

Характеристика намагничивания нелинейного реактора выбирается таким об15 разом, чтобы при протекании наибольшего тока КЗ при КЗ непосредственно за устройством реактивное сопротивление нелинейного реактора было равно реактивному сопротивлению линейного 20 реактора.

При этом сопротивление плеч мостовых схем равны, сопротивления резисторов, установленных в диагональ мостовых схем, также равны таким об- 25 ,разом, напряжение основной гармоники на конденсаторах равно нулю.

Наличие вторичной обмотки, соединенной в треугольник на реакторах 712, создает контур с малым индуктив- 30 ным сопротивлением для токов третьей и кратных ей гармоник. Токи этих гармоник составляющих в конденсаторе уменьшаются, соответственно, уменьшаются напряжения этих гармоник на кон-35 денсаторах. Резисторы включены в схему так, что обеспечивают отсутствие автопараметрических самовозбуждений в нелинейном контуре, образованном нелинейными реактором и конденсатором, и одновременно обеспечивают быстрое затухание свободных токов в линейном контуре, образованном линейным реактором и конденсатором, кроме того, резисторы подавляют автоколебания непромышленной частоты, которые могут возникать в сети, путем шунтирования резонансного настроенных .контуров.

При КЗ на землю в сети с заземленной нейтралью в фазных токах значительную долю сосТавляют токи нулевой последовательности.

При наличии в фазныХ токах Составляющей нулевой последовательности нелинейные реакторы 7-12 представляют для последней очень малое индуктивное сопротивление, так как их вторичные обмотки соединены в треугольник.

Конденсатор для токов нулевой последовательности шунтируется резисто.рами и индуктивным сопротивлением рассеивания нелинейных реакторов, которые значительно меньше сопротивления реактора в насыщенном режиме.

Резонанс линейной цепи для токов нулевой последовательности нарушается более эффективно, чем для остальных составляющих тока КЗ.

Таким образом, уменьшаются перенапряжения на конденсаторах и содержание высших гармоник, а также увеличивается токоограничивающий эффект для токов нулевой последовательности, что приводит к повышению надежности работы устройства.

ВНИИПИ Э акаэ 765/51

Тираж 614 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óìãoðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4