Устройство для глубокого ограничения перенапряжений в распределительном устройстве электросети с изолированной или компенсированной нейтралью

 

Использование: в электротехнике, в защите от перенапряжений высоковольтного оборудования сетей с изолированной или компенсированной нейтралью и малыми токами замыкания на землю. Сущность: применение ОПН с пониженным уровнем ограничения перенапряжений, логического элемента И, блока задержки позволяет при однофазных замыканиях на землю ограничить перенапряжения до уровня 2-2,3 U_ф и отключает выключатель присоединения, к которому подключен ОПН, т. е. позволяет сократить длительность приложения к ОПН линейного напряжения сети. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к защите от перенапряжений высоковольтного оборудования сетей с изолированной или компенсированной нейтралью с малыми токами замыкания на землю.

Известно распределительное устройство электросети с малым током замыкания на землю, содержащее сборные шины с отходящими присоединениями, коммутируемыми выключателями, и устройство заземления нейтрали через резистор, а также устройство релейной защиты от замыканий на землю [1] Недостатком данного технического решения является необходимость полной реконструкции действующих распределительных устройств, так как размещение устройства заземления и установка дополнительных устройств релейной защиты на каждом присоединении потребует дополнительных площадей и значительных трудозатрат, что не дает возможности его применения на существующих электрических станциях и подстанциях.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является распределительное устройство электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью, в котором для ограничения перенапряжений устанавливают не секциях сборных шин нелинейные ограничители перенапряжений [2] Недостатком такого технического решения является низкая эффективность защиты от перенапряжений, вызванных однофазными замыканиями на землю, связанная с необходимостью выдерживания в течение времени существования замыкания на землю ( ≈ 2 ч) линейное напряжение сети.

Как показывают сетевые испытания перенапряжения, обусловленные горением перемежающейся дуги, существуют достаточно короткое время (несколько секунд), после чего дуга горит устойчиво и устанавливается режим без перенапряжений, близкий к металлическому замыканию на землю. Сокращение длительности приложения линейного напряжения на ОПН до 5-15 с позволяет применить ограничитель с более низким уровнем ограничения и тем повысить эффективность защиты от перенапряжений.

Предметом изобретения является устройство для глубокого ограничения перенапряжений в распределительном устройстве электросети с изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее нелинейный ограничитель перенапряжений и блок релейной защиты от замыкания на землю, в котором применен нелинейный ограничитель перенапряжений с пониженным уровнем ограничения перенапряжений и выходом, предназначенным для подключения, по крайней мере, к одному из присоединений за выключателем со стороны нагрузки, и введены блок задержки и логический элемент И, причем выход блока релейной защиты соединен с входом блока задержки и первым входом логического элемента И, выход блока задержки с вторым входом логического элемента И, выход которого предназначен для подключения к цепи управления приводом выключателя присоединения, к которому подключен ограничитель перенапряжений, при этом время срабатывания блока задержки выбирается в зависимости от уровня ограничения перенапряжений, энергоемкости ограничителя и параметров сети.

Отключение нелинейного ограничителя одновременно с отключением повреждения сокращает время воздействия на него линейного напряжения, что позволяет снизить уровень ограничиваемых им перенапряжений.

Присоединение, к которому подключается ограничитель, может быть выбрано таким, чтобы его отключение не влияло на работу сети.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 ограничителя перенапряжений с пониженным уровнем ограничения перенапряжений, блок 2 релейной защиты от замыкания на землю, блок 3 задержки и логический элемент И 4. Вывод 5 является входом устройства, а выводы 6 и 7 его первым и вторым выходами соответственно.

На чертеже пунктиром показаны сборная шина 8, выключатели с цепью управления их приводами (блоки 9) и присоединения 10. Элементы 8, 9, 10 лежат за пределами предлагаемого объекта и приведены для пояснения работы устройства.

Вывод 6 предназначен для подключения блока 1 к присоединению 10 за блоком 9 со стороны нагрузки.

Выход блока 2 подключен к входу 3 и первому входу логического элемента 4. Выход блока 3 подключен к второму входу логического элемента И 4. Первый вход 5 устройства является входом блока 2 релейной защиты и предназначен для подключения к трансформатору напряжения.

Вывод (второй выход устройства) 7 является выходом логического элемента И 4 и предназначен для подключения к цепи управления соответствующего блока 9.

Устройство работает следующим образом. При возникновении однофазного замыкания на землю в любой точке сети, например на сборных шинах 8, блок 2 релейной защиты от замыканий на землю вырабатывает сигнал, который поступает на вход блока 3 задержки и элемент И 4. Одновременно при возникновении однофазного замыкания на землю на неповрежденных фазах сети возникают перенапряжения, которые принудительно ограничиваются блоком 1 до уровня 2-2,3 U_ф, что значительно ниже испытательного напряжения наиболее слабой изоляции сети равной ≈ 2,6 U_ф, при этом через блок 1 начинают протекать токи коммутационных перенапряжений и токи от воздействия линейного напряжения промышленной частоты. Возможность глубокого ограничения перенапряжений в сети с изолированной или компенсированной нейтралью находится в непосредственной зависимости от времени воздействия на ограничитель линейного напряжения. Время срабатывания блока задержки 3 выбирается в зависимости от уровня ограничения перенапряжений, энергоемкости ОПН и параметров сети.

При достижении времени, равного времени задержки, выбранному согласно указанным условиям для определенного уровня защиты, блок задержки 3 посылает сигнал на элемент И 4, одновременно на первый вход которого поступает сигнал от устройства релейной защиты, указывающий на наличие замыкания в сети, и если сигналы имеются на обоих входах, то с выхода элемента И 4 поступает сигнал в цепь управления приводом блока 9. При этом привод срабатывает и отключает выключатель присоединения 10, т.е. отключает ОПН от воздействующего на него линейного напряжения. При этом перенапряжения в сети, вызванные перемежающимися замыканиями, прекратятся, так как по истечении заданного времени электрическая дуга в месте замыкания перейдет в устойчивое состояние и на изоляцию оборудования будет воздействовать линейное напряжение, т.е. 1,73 U_ф, не опасное для изоляции оборудования.

По предварительным оценкам установка ограничителей по предложенной схеме в сети собственных нужд 6 кВ ТЭС уменьшает общее число повреждений в сети СН 6 кВ на 30-50% что снижает ограничение выдачи мощности энергоблока.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ ЭЛЕКТРОСЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН) и блок релейной защиты от замыкания на землю, отличающееся тем, что применен нелинейный ограничитель перенапряжений с пониженным уровнем ограничения перенапряжений и выходом, предназначенным для подключения по крайней мере к одному из присоединений за выключателем со стороны нагрузки, и введены блок задержки и логический элемент И, причем выход блока релейной защиты соединен с входом блока задержки и первым входом логического элемента И, выход блока задержки с вторым входом логического элемента И, выход которого предназначен для подключения к цепи управления приводом выключателя присоединения, к которому подключен ОПН, при этом время срабатывания блока задержки выбирается в зависимости от уровня ограничения перенапряжений, энергоемкости ОПН и параметров сети.

РИСУНКИ

Рисунок 1