Комбинированное трансформаторное устройство высоковольтных сетей с изолированной нейтралью

 

Использование: в электротехнике, для защиты от перенапряжений в аварийных и пОслеаварийных режимах элементов высоковольтных сетей с изолированной нейтралью . Сущность: устройство содержит силовой трансформатор 2 с нейтралью, заземленной через второй реактор 3 (Li). Вто А в с iS# злЛ ричная обмотка трансформатора 17 соединена в треугольник, в который включен первый реактор (1.2), параллельно которому включен блок управления и коммутации 8. Параллельно второму реактору (Li) включено два резистора, средняя точка которых выведена и предназначена для подключения к нейтрали трансформатора напряжения . Нормально реактор (La) во вторичной обмотке закорочен, при точках в треугольнике или в нейтрали трансформатора, или в цепи, соединяющей среднюю точку резистороб и нейтраль трансформатора напряжения , больших соответствующей уставки, первый реактор () вводится во вторичную обмотку путем его расшунтирования блоком 8. Силовой трансформатор 2, первый и третий трансформаторы тока (ГА 1. ТА 3), оба реактора установлены в основном металлическом кожухе, блок управления и коммутации 8, блок резисторов и второй трансформатор тока (ТА 2) - в дополнительном металлическом кожухе. 7 з.п. флы, 5 ил. Z ZHrtZZH Ё 00 00 00 00 ел ю со , фа г. 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Н 9/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЦДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I; 1! 11 4Ц ;Ч

К ПАТЕНТУ

Ф (В (2 $) 4907112/07 (2 ) 26.12.90 (4 ) 30.08.93. Бюл. М 32 (7 ) Запорожский завод высоковольтной аппаратуры Производственного объединения

"Запорожтрансформатор" им. В. И. Ленина (7 ) А.И. Назаров, Б.С, Третьяк, С.А, Юхимчук, В.В. Андрющенко, С.К. Левитский(ЗО) и Аэука Клемент (AgP) (7 ) Б.С. Третьяк (56) Трансформаторный агрегат типа

ТАДТМ-30/10-У1, паспорт М 498, Э-495 ПС. (5 ) КОМБИНИРОВАННОЕ ТРАНСФОРМАТ РНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОВОЛЬТН !Х СЕТЕЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

Н ЙТРАЛ Ь Ю (57) Использование: в электротехнике, для защиты от перенапряжений в аварийных и пбслеаварийных режимах элементов высоковольтных сетей с изолированной нейтралью. Сущность: устройство содержит силовой трансформатор 2 с нейтралью, заземленной через второй реактор 3 (! !). ВтоФ 8 С

„„5U „„1838859 АЗ ричная обмотка трансформатора 17 соединена в треугольник, в который включен первый реактор (!э), параллельно которому включен блок управления. и коммутации 8.

Параллельно второму реактору (! !) включено два резистора, средняя точка которых выведена и предназначена для подключения к нейтрали трансформатора напряжения. Нормально реактор (!э) во вторичной обмотке эакорочен, при точках в треугольнике или в нейтрали трансформатора, или в цепи, соединя.ющей среднюю точку резисторов и нейтраль трансформатора. напряжения, больших соответствующей уставки, первый реактор (i2) вводится во вторичную обмотку путем его расшунтирования блоком 8. Силовой трансформатор 2, первый и третий трансформаторы тока (ТА

1, ТА 3), оба реактора установлены в основном металлическом кожухе, блок управления и коммутации 8, блок резисторов и второй трансформатор тока (ТА 2) — в дополнительном металлическом кожухе. 7 з.п. флы, 5 ил.

1838859

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторным устройствам для защиты от перенапряжений в аварийных и послеаварийных режимах элементов высоковольтных сетей с изолированной нейтралью, Целью изобретения является повышение эффективности защиты от перенапряжений путем их снижения до уровня допустимых, повышения качества электрической энергии, ликвидации повреждаемости элементов сетей и обеспечения надежности.

На фиг. 1 изображен общий вид комбинированного трансформаторного устройства, вариант размещения силового трансформатора и реакторов один под другим; на фиг. 2 — общий вид комбинированного трансформаторного устройства, вариант размещения реакторов рядом с си- 20 ловым трансформатором; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — вид Б на фиг, 1; на фиг. 5 — электрическая схема соединения аппаратов в устройстве.

Комбинированное трансформаторное 25 устройство, подсоединяемое к высоковольтной сети, содержит металлический кожух 1, в котором размещается трехфазный силовой трансформатор 2, реакторы 3 (01 и L2) и трансформаторы тока 4 (ТА1 и ТА3), 30

Трехфазный силовой трансформатор

2 может выполняться или на трех независимых магнитопроводах, или на трехстержневом магнитопроводе. или с магнитопроводом броневого типа. 35

На кожухе 1 устанавливаются выводы 5, расположенных внутри кожуха 1 аппаратов

2, 3, 4, блок сопротивлений (резисторов) 6 с выведенной средней точкой, четырехполюсный заземлитель 7, блок управления и ком- 40 мутации 8 и трансформатор тока 4 (TA2), Установленные вне основного металлического кожуха 1, аппараты — блок резисторов 6, заэемлитель 7, блок управления и коммутации 8, вывода 5 и трансформаторы 45 тока 4 (ТА2) закрываются дополнительным кожухом 9, снабженным проемами 10 с уплотнениями для ввода внешних цепей и смотровыми окнами 11 для наблюдения за положением заземлителя 7, Шины 12 установлены для удобства подключения внешних цепей, В кожухе 1 реакторы 3 (L1 и Q) установлены над трехфазным силовым трансформатором 2, либо рядом с ним.

Основной кожух 1 в зависимости от принятой конструкции трансформатора силового 2 и реакторов 3 (L> и Lg) заполняется электроиэоляционной жидкостью или изоляционным газом, или воздухом, В последнем случае металлический кожух 1 выполняется с жалюзями на стенках для воздушного охлаждения находящихся внутри аппаратов.

В дополнительном кожухе 9 посредством перегородок 13 выделен отсек 14, s котором размещается блок управления и коммутации 8 и привод 15 эаземлителя 7.

Согласно электрической схемы (см. фиг; 5) комбинированного трансформаторного устройства, первичная обмотка 16 силового трансформатора 2 соединяется в звезду, нейтраль которой эаземляется через реактор 3 (L 1), рассчитанный на максимальный ток в первичной цепи не менее ЗОА, а вторичная обмотка 17 трансформатора 2 соединяется в открытый треугольник с одной заземленной вершиной и с включенным в этот треугольник через трансформатор тока

4 (TA3) и блок управления и коммутации 8 (BY) реактором 3 (1 z).

В нейтрали первичной обмотки 16 установлен трансформатор тока 4 (ТА1), вторичная обмотка которого подключена к блоку управления и коммутации 8.

Параллельно реактору 3 (L1), установленному в цепи нейтрали первичной обмотки 16 силового трансформатора 2, установлен блок сопротивлений (резисторов) 6, представляющий собой активный оммический делитель напряжения с отношением плеч 1: 1, в среднюю точку 18 которого подключается через трансформатор тока 4 (ТА2) вывод нейтрали трансформатора напряжения (не показан). установленного в высоковольтной цепи.

Комбинированное трансформаторное устройство работает следующим образом; силовой трансформатор 2 через выводы 5 подключается к сети высокого напряжения вводами А, В, С, Ввод "0" соединяется с нулевым выводом трансформатора напряжения секции высоковольтной сети.

В нормальном режиме реактор 3 (Q) включен в разомкнутый треугольник вторичной обмотки 17 силового трансформатора 2.

При отсутствии короткого замыкания или других аварийных или коммутационных режимов в сети через нейтраль комбинированного трансформаторного устройства протекает незначительный ток небаланса трехфазной цепи, поэтому на реакторах 3 (Lt и I<) и на резисторах 6 (R) отсутствуют заметные падения напряжения, в цепях трансформаторов тока ТА1, ТА2, ТАЗ электрический ток практически отсутствует и на блок управления и коммутации 8 управляющие сигналы не подаются.

1838859

20

30

40

При возникновении в сети, например, однофазного замыкания через трансформатор тока 4 (ТА1), установленный в нейтрали первичной. обмотки 16 силового трансформатора 2 протекает электрический ток, величина которого зависит от комплексных параметров сети, видов подключенных источйиков мощности и нагрузок на момент замыкания и в течение времени его существования.

Когда электрический ток в нулевом выводке силового трансформатора 2 достигает значения описанного для реактора 3 (Lz), включенного во вторичную обмотку 17 трансформатора 2, вторичный ток трансформатора тока 4 (TA1) достигает величины, достаточной для срабатывания блока управления и коммутации 8.

Блок управления и коммутации 8 переклнрчается и шунтирует низковольтный реактор 3 (Lg), включенный в разомкнутый треугольник обмотки 17 низшего напряжения силового трансформатора 2, При снижении тока, протекающего через трансформатор тока 4 (ТА1) до величины, допустимой для реактора 2 (г), блок управления и коммутации 8 автоматически переключается и включает в разомкнутый треугольник обмотки 17 низшего напряжения силового трансформатора 2 низковольтный реактор 3 (Lz).

При возникновении в сети, например, однофазного замыкания на землю на нейтральном выводе силового трансформатора

2 и на нейтрали трансформатора напряжения (не входящего в устройство) появляются потенциалы относительно земли и через блок сопротивлений (резисторав) 6 (R) ограничивается рост перенапряжений, относительна земли.

При феррорезонансных явлениях электрический так в нейтралях первичной обматки 16 трансформатора 2 не достигает величины, необходимой для срабатывания блока управления и коммутации 8 ат сигнала трансформатора тока 4 (TA1), но напряжение в разомкнутом треугольнике вторичной обмотки 17 достигает опасной величины для изоляции обмотки 17 и реактора 3 (Lz).

При этом режиме возрастает так в нейтрали трансформатора напряжения, на рост которого реагирует трансформатор тока 4 (ТА2), который дает управляющий сигнал с выводов а, в на вывода а, в блока управления и коммутации 8, который замыкает разомкнутый треугольник обмотки 17, в рвзультате чего исчезают опасные для изоляции напряжения.

При возникновении высокочастотных симметрических колебаний в сети, электрические токи в нейтралях силового трансформатора 2 и трансформатора напряжения недостаточны для срабатывания трансфор-. матора 4 (ТА1 и ТА2), В разомкнутом треугольнике вторичной обмотки 17 трансформатора 2 и реактора 3 (L2) протекают токи, величина которых превышаетт допустимую.

Трансформатор тока 4 (ТАЗ) подает управляющий сигнал на блок управления и коммутации 8, который замыкает разомкнутый треугольник обмотки 17, в результате чего исчезают опасные для обмотки 17 таки, После исчезновения аварийных режимов, токи в нейтралях силового трансформатора 2, трансформатора напряжения и цепи треугольника снижаются до величин, на которые не реагируе связанный с ними блок управления и коммутации 8 и камбинированное устройство возвращается в исходное положение и находится в режиме

"ожидания".

Заземлитель 7 включается приводом 15 для проведения работ па обслуживанию комбинированного устройства, ан соединяет между собой и замыкает на землю все высоковольтные вывода 5 устройства, что обеспечивает безопасность обслуживания, Визуальный контроль за положением заземлителя 7 осуществляется через смотровые окна 11.

Уплотнения в проемах 10 служат для защиты комбинированного устройства ат попадания пыли, грязи и т.д.

При появлении аварийных режимов(кораткаго замыкания как металлического, так и с перемежающей дугой, обрыв фазы, внережимные коммутации) на поврежденных и условно "здоровых" фазах появляются большие перенапряжения, которые вызывают протекание больших токов в нейтрали силового трансформатора 2.

На малых токах реагирует только реактар 3 (L ) комбинированного устройства, это, как правило, режим феррорезанансных перенапряжений.

При превышении электрического. тока выше допустимого для реактора 3 (D), последний шунтируется блоком управлания и коммутации 8 (EY), и, ограничение токов в сети (пере нап ряжений) — эта, как и ра вила, режим замыкания с перемежающей дугой или обрыв фазы, осуществляется с помощью реактора 3 (Ь) в нейтрали первичной обмотки 16 силового трансформатора 2, Нзличие двух резисторов 6 с сапративлением R в комбинации с реактором 3 (1) снижает также резонансные перенапряже1838859 ния в высоковольтных обмотках трансформатора напряжения в сети за счет ухудшения добротности резонансного контура.

Таким образом, комбинированное трансформаторное устройство способно выявить и автоматически снижать фактически любые виды опасных перенапряжений в электрических высоковольтных сетях.

Это особенно важно для промышленных сетей, где подобные режимы (работа на двух фазах или в режиме замыкания с перемежающей дугой) являются нормальным технологическим режимом этих сетей, а также для сетей с длинными кабельными ненагруженными линиями, в которых возникают большие емкостные перенапряжения.

Комбинированное трансформаторное устройство позволяет снизить воздействие в высоковольтной сети эксплуатационных режимов при перекосах по нагрузкам (J> и

Jp), по емкостям (Je), колебательных процессов, смещение нейтрали и явление опрокидывания фаз.

Формула изобретения

1. Комбинированное трансформаторное устройство высоковольтных сетей с изолированной нейтралью, содержащее силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду с выведенной нейтралью и подключена к сети, вторичная обмотка — в открытый треугольник с заземленной вершиной, замкнутый на первый реактор, первый трансформатор тока, включенный в нейтраль силового трансформатора, при этом силовой трансформатор, первый реактор и первый трансформатор тока заключены в основной металлический кожух, на котором установлены их выводы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от перенапряжений путем их снижения до уровня допустимых, повышения качества электрической энергии, ликвидации повреждаемости элементов сетей и обеспечения надежности, оно снабжено дополнительным металлическим кожухом, вторым реактором, двумя трансформаторами тока, четырехполюсным заземлителем, блоком управления и коммутации, блоком резисторов, состоящим из двух резисторов, соединенных последовательно, подключенных между нейтралью силового трансформатора и землей, средняя точка соединения которых введена и предназначена для подключения к нейтрали трансформатора на5

45 !

55 пряжения, установленного в сети, нейтраль силового трансформатора заземлена через второй реактор, блок управления и коммутации включен параллельно первому реактору, второй и третий трансформаторы тока включены соответственно в цепь, соединяющую среднюю точку резисторов и нейтраль трансформатора напряжения, и во вторичную обмотку силового трансформатора, выходы трех трансформаторов тока подключены к цепям управления блока управления и коммутации, причем второй реактор и третий трансформатор тока установлены в основном металлическом кожухе, при этом-реакторы расположены над силовым трансформатором либо рядом с ним, на основном металлическом кожухе установлен и закреплен дополнительный металлический кожух, в котором установлены эаземлитель, блок управления и коммутации, блок резисторов и второй трансформатор тока.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что силовой трансформатор выполнен либо с тремя независимыми магнитопроводами, либо с трехстержневым магнитопроводом, либо с магнитопроводом броневого типа.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что основной металлический кожух заполнен электроизоляционной жидкостью или изоляционным газом или воздухом.

4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что основной металлический кожух с воздушной изоляцией снабжен жалюзи для вентиляции.

5. Устройство по пп. 1 — 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительный металлический кожух снабжен проемами для ввода и вывода проводов, предназначенных для присоединения к элементам сети.

6.Устройство по п.5, отл и ча ю щеес я тем, что проемы выполнены с.уплотнениями.

7. Устройство по пп. 1-6, о т л и ч à ещ е е с я тем, что дополнительный металлический кожух снабжен смотровыми окнами, расположенными напротив заземлителя.

8. Устройство по пп. 1-7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в дополнительном металлическом кожухе посредством перегородок выполнен отсек, в котором расположены блок управления и коммутации и привод заземлителя.

1838859

1838859

1838859

Составитель А.Назаров

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М Самборская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2928 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская иаб., 4/5