Высоковольтная сеть переменного тока собственных нужд электростанций

 

Изобретение относится к сетям переменного тока, в частности к защите от перенапряжений сетей собственных нужд электростанций. Цель - повышение надежности за счет глубокого ограничения перенапряжений. Это достигается тем, что на подстанции устанавливают два нелинейных ограничителя перенапряжений (ОПН), первый из которых подключен к сборным линиям подстанции, а второй - параллельно подключенному к сборным шинам через выключатель к трансформатору, первичная обмотка которого соединена в звезду, вторичная - в треугольник, а нейтраль электрически связана с землей. При этом защитный уровень первого ОПН не превышает уровень изоляции сети, защитный уровень второго ниже первого, причем при предельно допустимом токе через второй ОПН ток через первый ОПН на 2-3 порядка меньше. Защита действует на отключение выключателями упомянутого трансформатора с заданной выдержкой времени. Кроме того, в нейтраль этого трансформатора может быть включен резистор, причем отношение сопротивления рассеяния трансформатора к сопротивлению резистора находится в пределах 0,5-3, а их суммарное сопротивление выбрано из условия, что ток поврежденной фазы при однофазном замыкании должен в 10-30 раз превосходить емкостный ток сети. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите от перенапряжений сети собственных нужд ТЭС. Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы высоковольтной сети за счет глубокого ограничения перенапряжений. Поставленная цель достигается тем, что высоковольтная сеть переменного тока, содержащая сборные шины с подключенными к ним через выключатели присоединениями с электродвигателями и трансформаторами, нейтраль которых изолирована от земли, и дополнительным трансформатором, первичная обмотка которого собрана по схеме "звезда", нейтраль электрически соединена с землей, а вторичная обмотка собрана по схеме "треугольник", а также устройства релейной защиты, установленные в цепи каждого присоединения и с выдержкой времени, достаточной для отключения поврежденного присоединения на отключение трансформатора. Кроме того, сеть дополнительно содержит два нелинейных ограничителя перенапряжений (ОПН), один из которых подключен непосредственно к сборным шинам, а второй к вводам дополнительного трансформатора, при этом первый и второй ОПН выполнены таким образом, что защитный уровень первого ОПН не превышает уровень изоляции сети, защитный уровень второго ОПН ниже первого и при ограничении вторым ОПН перенапряжения сети до его защитного уровня, ток через первый ОПН на 2-3 порядка ниже чем через второй ОПН, а устройства релейной защиты с выдержкой времени действуют на отключение дополнительного трансформатора. Кроме того, нейтраль дополнительного трансформатора соединена с землей через резистор, при этом трансформатор и резистор выполнены таким образом, что отношение сопротивления рассеяния трансформатора к сопротивлению резистора находится в пределах 0,5-3, а суммарное сопротивление выбрано из условия, что ток поврежденной фазы при однофазном замыкании должен в 10-30 раз превосходить емкостный ток сети. На фиг. 1 представлена схема сети собственных нужд ТЭС; на фиг. 2 показаны вольт-амперные характеристики рабочего сопротивления первого и второго ОПН. На фиг. 1 представлены сборные шины собственных нужд ТЭС 1, к которым через выключатели 2, 3 и 4 подключен соответственно понижающий трансформатор 5, электродвигатель 6 и дополнительный трансформатор 7, обмотка которого собрана по схеме "звезда" и нейтраль соединена с землей через резисторную установку 8. Кроме того, в цепях понижающего трансформатора 5, электродвигателя 6 и резисторной установки 8 установлены устройства релейной защиты 9 от однофазного замыкания на землю, действующие соответственно на отключение выключателей 2, 3 и 4. К сборным шинам 1 подключен первый ОПН-10, а к дополнительному трансформатору 5 в месте его соединения с выключателем подключен второй ОПН-11. Устройство работает следующим образом. При возникновении однофазного короткого замыкания в сети, например на понижающем трансформаторе 5, на неповрежденных фазах возникают перенапряжения до 3,5 U_фаз,однако действием ОПН 10 и 11 указанные перенапряжения ограничиваются до величины, определяемой их вольт-амперной характеристикой. Защитный уровень первого ОПН составляет 2,8 U_ф или 14 кВ (уровень изоляции электродвигателей), второго OПИ (11) соответственно 2,1 U_ф или 10,5 кВ (см. фиг. 2), таким образом, действием второго ОПН (11) перенапряжения ограничиваются до величины 2,1 U_ф, что практически исключает повреждение изоляции. При работе второго ОПН (11) напряжение в сети не превышает уровня 2,1 U_ф, и поэтому ток в первом ОПН (10) (его вольт-амперная характеристика выше) на 2-3 порядка меньше, чем ток во втором ОПН (11), т.е. практически отсутствует (см. фиг. 2), следовательно первый ОПН (10) не поглощает энергии, запасенной в колебательном контуре сети, и не нагревается. Одновременно появляется ток, в цепи поврежденной фазы понижающего трансформатора 5 и резисторной установки 8, величина сопротивления которого достаточна для селективной работы устройства релейной защиты 9, последняя срабатывает и отключает выключатель 2. Напряжение на сборных шинах 1 относительно земли становится равным U_фаз, ток во втором ОПН (11) практически прекращается. Таким образом, перенапряжения ограничиваются как по величине, так и по времени, причем глубокое ограничение перенапряжений возможно только благодаря тому, что длительность существования однофазного замыкания на землю ограничена по времени до нескольких секунд. При отказе в действии выключателя 2 действуют устройства релейной защиты 9 в цепи резисторной установки 8 и отключают выключатель 4, при этом ток во втором ОПН (11) прекращается, а перенапряжения в сети ограничиваются действием первого ОПН (10) (в пределе до величины 2,6-2,8 U_фаз, см. фиг. 2), что ниже величины испытательного напряжения оборудования сети, т.е. пробой изоляции неповрежденных фаз маловероятен. Так как ОПН (10) вводится в работу и в холодном состоянии (без предварительной энергии) он допускает более длительную работу при приложении линейного напряжения, т.е. время работы второго ОПН (10) в данном режиме практически не ограничивается, что позволяет не отключать сборные шины и тем самым не ограничивать выдачу активной мощности энергоблока. Выбор величины суммарного сопротивления (сопротивления рассеяния дополнительного трансформатора и резистора) определяются двумя факторами. Нижняя граница определена типоисполнением электродвигателей (при больших индуктивностях меньшая величина сопротивления при однофазных замыканиях на землю для селективной работы защиты). Отношением сопротивления рассеяния трансформатора к сопротивлению резистора в пределах 0,5-3 определяется скорость затухания переходных процессов при возникновении однофазных замыканий на землю. По предварительным оценкам установка ограничителей с глубоким уровнем защиты позволит уменьшить общее число повреждений энергооборудования в 2-3 раза.

Формула изобретения

1. Высоковольтная сеть переменного тока собственных нужд электростанций, содержащая сборные шины с подключенными к ним через выключатели присоединениями с электродвигателями и трансформаторами, нейтраль которых изолирована от земли, и дополнительным трансформатором, первичная обмотка которого собрана по схеме звезда, нейтраль электрически соединена с землей, а вторичная обмотка собрана по схеме треугольник, а также устройства релейной защиты, установленные в цепи каждого присоединения, выполненные действующими при однофазных замыканиях на отключение присоединения и с выдержкой времени, достаточной для отключения поврежденного присоединения на отключение трансформатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы сети собственных нужд путем глубого ограничения перенапряжений, она дополнительно содержит два нелинейных ограничителя перенапряжений, один из которых подключен непосредственно к сборным шинам, а второй к вводам дополнительного трансформатора, при этом первый и второй ограничители выполнены так, что защитный уровень первого не превышает уровень изоляции сети, защитный уровень второго ниже первого и при ограничении вторым ограничителем перенапряжений перенапряжения в сети до его защитного уровня ток через первый ограничитель перенапряжений на 2-3 порядка ниже, чем через второй ограничитель перенапряжений, а устройства релейной защиты выполнены с выдержкой времени и действующими на отключение дополнительного трансформатора. 2. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что нейтраль дополнительного трансформатора соединена с землей через резистор, при этом отношение сопротивления рассеяния дополнительного трансформатора к сопротивлению резистора выбрано в пределах 0,5 3,0, а суммарное сопротивление резистора и рассеяния трансформатора выбрано из условия, что ток в поврежденной фазе при однофазном замыкании в 10 30 раз больше емкостного тока сети.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 17.11.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2001

Извещение опубликовано: 20.03.2001        

---