Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью



Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью
Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью
Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью
Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью
Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью

 


Владельцы патента RU 2549974:

Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (RU)

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение точности компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю и расширение диапазона изменения параметров устройства. Устройство содержит три обмотки, каждая из которых размещена на отдельном стержне из магнитного материала, соединенные по схеме «звезда» или «зигзаг», входы которых соединены каждый с соответствующим своим фазным проводником электрической сети, а нейтральная точка соединена со входом четвертой обмотки с переменной индуктивностью, размещенной на четвертом стержне из магнитного материала с воздушными зазорами. Выход четвертой обмотки соединен с землей, все четыре стержня соединены ярмами с одной и с другой стороны. Ярма, соединяющие стержни первых трех обмоток состыкованы в виде двух симметричных трехлучевых звезд под углом 120 градусов относительно друг друга, и четвертый стержень соединяет места стыковки ярм. Параллельно четвертой катушке подключено переменное активно-реактивное (индуктивное или емкостное) сопротивление. Четвертая катушка выполнена с отводами, а переменное активно-реактивное сопротивление через коммутационный аппарат подключается параллельно части витков четвертой катушки. На четвертом стержне размещена дополнительная пятая катушка и к выводам этой катушки параллельно с ней включено второе переменное активно-реактивное сопротивление. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение, и преимущественная область его использования

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к средствам компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Характеристика аналогов изобретения

Электрические сети с изолированной и компенсированной нейтралью имеют неоспоримые преимущества в плане возможности передавать электрическую энергию потребителям даже при замыкании одной фазы на землю. Однако при большой протяженности и при большой емкости фаз этой сети относительно земли токи однофазных замыканий на землю достигают нескольких десятков и даже сотен ампер и представляют опасность для жизни и могут приводить к интенсивному развитию аварийной ситуации в электроэнергетической системе. В месте повреждения возникает электрическая дуга, которая представляет опасность из-за термического действия на окружающую среду и из-за нелинейной вольтамперной характеристики на электрическую сеть. С целью предотвращения негативного влияния однофазных замыканий на землю возникающие при этом емкостные токи компенсируют за счет включения индуктивности между нейтральной точкой сети и землей [1]. Однако во многих распределительных электрических сетях классов напряжения от 6 до 35 кВ нейтральной точки в физическом виде нет и нет возможности подключить заземляющую индуктивность (дугогасящую катушку или дугогасящий реактор).

Известно устройство компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю, в котором специально в электрической сети с изолированной нейтралью создается нейтральная точка с помощью нейтралеобразующего трансформатора, и дугогасящая катушка включается между этой нейтральной точкой и землей [2].

Это устройство имеет недостатки. Для его реализации требуется установить в электрической сети на подстанции два отдельных элемента (нейтралеобразующий трансформатор и дугогасящий реактор), каждый из которых имеет большую массу и габаритные размеры. Необходимы соединительные кабели или шины, коммутационные аппараты и отдельные фундаменты. Все это создает неудобства при монтаже и эксплуатации.

Характеристика прототипа, выбранного заявителем

Наиболее близким техническим решением является устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержащее три обмотки, каждая из которых размещена на отдельном стержне из магнитного материала, соединенные по схеме «звезда» или «зигзаг», входы которых соединены каждый с соответствующим своим фазным проводником электрической сети, а нейтральная точка соединена со входом четвертой обмотки с переменной индуктивностью, размещенной на четвертом стержне из магнитного материала с воздушными зазорами, выход четвертой обмотки соединен с землей, все четыре стержня соединены ярмами по три с одной и с другой стороны [3]. При этом ярмами соединяют стержни последовательно: первый со вторым, второй с третьим, третий с четвертым с обеих концов стержней. Такое соединение образует единый плоский четырехстержневой магнитопровод, на котором размещены три первых катушки нейтралеобразующего трансформатора и четвертая дугогасящая катушка с изменяемой индуктивностью.

Критика прототипа

Недостатком известной конструкции является несимметрия магнитной системы, которая приводит к неравномерному по фазам распределению магнитных потоков и, следовательно, к смещению потенциала искусственно созданной нейтральной точки сети относительно действительного потенциала нейтрали. Это, в свою очередь, вызывает погрешности компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю, и компенсация осуществляется не в полной мере.

Цель изобретения

Целью изобретения является повышение точности компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю и расширение диапазона изменения параметров устройства.

Сущность изобретения

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем три обмотки, каждая из которых размещена на отдельном стержне из магнитного материала, соединенные по схеме «звезда» или «зигзаг», входы которых соединены каждый с соответствующим своим фазным проводником электрической сети, а нейтральная точка соединена со входом четвертой обмотки с переменной индуктивностью, размещенной на четвертом стержне из магнитного материала с воздушными зазорами, выход четвертой обмотки соединен с землей, все четыре стержня соединены ярмами с одной и с другой стороны, изменен порядок соединения стержней ярмами. В предлагаемом устройстве ярма, соединяющие стержни первых трех обмоток, состыкованы в виде двух симметричных трехлучевых звезд под углом 120 градусов относительно друг друга, и четвертый стержень соединяет места стыковки ярм. При этом порядке соединения каждый конец первых трех стержней соединяется отдельным ярмом с четвертым стержнем, и, вследствие этого, образуется симметричная магнитная система.

Дополнительно для расширения возможностей регулирования параллельно четвертой катушке подключено переменное активно-реактивное (индуктивное или емкостное) сопротивление. Подключение внешнего активно-индуктивного или активно-емкостного сопротивления параллельно дугогасящей катушке позволяет существенно расширить диапазон изменения эквивалентного сопротивления устройства компенсации емкостных токов.

Также дополнительно для расширения возможностей регулирования четвертая катушка выполнена с отводами, и переменное активно-реактивное сопротивление через коммутационный аппарат подключается параллельно части витков четвертой катушки.

Кроме этого, устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью выполняется так, что дополнительно на четвертом стержне размещена пятая катушка, и к выводам этой катушки параллельно с ней включено переменное активно-реактивное сопротивление.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявленное устройство отличается от известного тем, что содержит новые связи между отдельными элементами устройства и новые элементы с новыми связями.

Новое устройство симметрично и обладает широким диапазоном регулирования за счет дополнительных внешних элементов (активно-реактивных сопротивлений), параметры которых могут изменяться в значительно большем диапазоне, чем индуктивность катушки. Эквивалентное сопротивление заявленного устройства может иметь не только индуктивный характер, как у прототипа, но еще и емкостный. Таким образом, заявленное устройство проявляет новые свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, и соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».

Перечень фигур графических изображений

На фиг.1 представлен вид сверху электромагнитной части устройства для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью. Приняты следующие обозначения: 1, 3, 5 - первые три катушки устройства, подключаемые к электрической сети; 2, 4, 6 - стержни сердечника первых трех катушек; 7 - четвертая катушка с переменной индуктивностью; 8 - стержень четвертой катушки; 9 - ярма (всего 6, по 3 с каждой стороны стержней), соединяющие концы стержней всех катушек.

На фиг.2 приведен вид сбоку стержня сердечника, катушки и двух ярм. Обозначения элементов соответствуют приведенным на фиг.1.

На фиг.3 приведена электрическая схема устройства в качестве первого примера реализации. Пунктирными линиями показана магнитная цепь устройства. Здесь каждый конец всех стержней первых трех катушек соединен соответствующим ярмом с соответствующим концом стержня четвертой катушки. K выводам четвертой катушки с переменной индуктивностью L параллельно подключено активно-реактивное (активно-емкостное и активно-индуктивное) сопротивление Z.

На фиг.4 показан в виде электрической схемы пример реализации устройства с четвертой катушкой, выполненной с отпайками, где внешнее активно-реактивное сопротивление подключается к части витков четвертой катушки.

На фиг.5 приведен в виде электрической схемы другой пример реализации устройства, где второе внешнее активно-реактивное переменное сопротивление Z2 подключено к выводам дополнительной пятой катушки.

Примеры конкретного выполнения

Устройство фазными (первыми) выводами первых трех катушек подключено к фазам A, B, C электрической сети. Каждая катушка состоит из двух секций. Здесь катушки соединены по схеме «зигзаг». Вторые выводы первых трех катушек соединены друг с другом и образуют нейтральную точку. К нейтральной точке подключен первый вывод четвертой катушки, а второй вывод четвертой катушки соединен с землей.

В нормальном симметричном режиме электрической сети потенциал нейтральной точки равен нулю и ток в четвертой дугогасящей катушке практически равен нулю.

При замыкании одной фазы на землю симметрия нарушается, появляется ненулевой потенциал нейтральной точки сети, и в четвертой катушке появляется ток.

Путем изменения индуктивности L четвертой катушки и параметров активно-реактивного сопротивления Z добиваются резонансной настройки контура нулевой последовательности сети, в который входят параметры элементов сети и устройства компенсации емкостных токов. При этом ток в месте замыкания на землю практически равен нулю. Таким образом, достигается наиболее полная степень компенсации емкостных токов с помощью предложенного устройства.

Технико-экономическая или иная эффективность изобретения

Благодаря симметрии электромагнитной части устройства и возможности изменять параметры в широких пределах за счет внешних активно-реактивных сопротивлений достигается повышение точности компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в широком диапазоне изменения параметров электрической сети, в которой работает предложенное устройство.

Кроме этого, благодаря единой конструкции электромагнитной части устройства, улучшаются массо-габаритные показатели устройства улучшаются условия проектирования, монтажа и эксплуатации.

Улучшение показателей технического совершенства устройства позволяет получить и повышение экономических показателей применения устройства, в том числе, за счет повышения надежности электроснабжения в целом.

Источники информации:

1. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и компенсацией емкостных токов. - М.: Энергия, 1971, 152 с.

2. Черников А.А. Компенсация емкостных токов в сетях незаземленной нейтралью. - М.: Энергия, 1974, 96 с.

3. Вильгейм Р. и Уотерс А. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. - М.: Госэнергоиздат, 1959, 416 с.

1. Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержащее три обмотки, каждая из которых размещена на отдельном стержне из магнитного материала, соединенные по схеме «звезда» или «зигзаг», входы которых соединены каждый с соответствующим своим фазным проводником электрической сети, а нейтральная точка соединена со входом четвертой обмотки с переменной индуктивностью, размещенной на четвертом стержне из магнитного материала с воздушными зазорами, выход четвертой обмотки соединен с землей, все четыре стержня соединены ярмами с одной и с другой стороны, отличающееся тем, что ярма, соединяющие стержни первых трех обмоток, состыкованы в виде двух симметричных трехлучевых звезд под углом 120 градусов относительно друг друга, и четвертый стержень соединяет места стыковки ярм.

2. Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью по п.1, отличающееся тем, что параллельно четвертой катушке подключено переменное активно-реактивное (индуктивное или емкостное) сопротивление.

3. Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью по п.2, отличающееся тем, что четвертая катушка выполнена с отводами, и переменное активно-реактивное сопротивление через коммутационный аппарат подключается параллельно части витков четвертой катушки.

4. Устройство для компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью по п.2, отличающееся тем, что на четвертом стержне размещена дополнительная пятая катушка, и к выводам этой катушки параллельно с ней включено второе переменное активно-реактивное сопротивление.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для преобразования постоянного тока в переменный. Достигаемый технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам защиты трехфазных электрических линий, машин и приборов, в частности к схемам защиты, реагирующим на разность токов.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для защиты приемников электрической энергии от аварийных значений напряжений в электрических сетях.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение энергопотребления.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты электродвигателей. Технический результат - повышение чувствительности к токам двухфазных коротких замыканий.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электрической сети энергоснабжения. Технический результат - повышение надежности и избирательности решений о рабочих состояниях параллельных линий многофазной электрической сети энергоснабжения.

Изобретение может быть использовано для релейной защиты линий электропередачи распределительных сетей напряжением 6-35 кВ. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства при неисправности цепей напряжения нулевой последовательности или при отсутствии в распределительном пункте или на трансформаторной подстанции трансформаторов напряжения, с помощью которых возможна организация цепей напряжения нулевой последовательности.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к электрическим схемам, и может быть использовано в составе схемы включения и аварийной блокировки металлорежущих станков, в том числе зубообрабатывающих станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Устройство для защиты конденсаторной батареи с заземленной нейтралью от внутренних повреждений содержит микропроцессорное устройство, обрабатывающее цифровые значения токов небаланса, токов, измеренных на вводе в батарею конденсаторов, напряжений, измеренных на шинах подстанции. Микропроцессор осуществляет расчет действующих значений ортогональных составляющих фазных токов и напряжений, расчет тока компенсации и расчет тока нулевой последовательности. Сравнивая токи с учетом заданной характеристики торможения, микропроцессор формирует признак срабатывания защиты. Включение и отключение признака срабатывания производится с учетом заданного коэффициента возврата. Также микропроцессор формирует по отдельному алгоритму признак неисправности вторичных контрольных цепей напряжения и блокирует включение признака срабатывания при наличии положительного признака неисправности вторичных контрольных цепей напряжения. Микропроцессор выявляет режимы, в которых возможно перегорание предохранителей секций, осуществляет расчет относительного значения тока небаланса, приращения относительного тока небаланса, суммарного тока небаланса по диагоналям с конденсаторами. Сравнивая значение суммарного тока небаланса с уставкой, микропроцессор формирует сигнал о наличии конденсаторов с перегоревшими секциями. 5 ил., 2 табл.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение безопасности. Бытовой прибор (1) содержит сетевой кабель (2), который имеет сетевой штекер (3) для подключения бытового прибора (1) к энергоснабжению, систему (4) управления для управления эксплуатацией бытового прибора (1), причем сетевой штекер (3) содержит защитную схему (5). При этом обеспечена возможность установления между системой (4) управления и защитной схемой (5) канала (6) связи для передачи сигналов. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к защите тяговых сетей постоянного тока. Техническим результатом является повышение надежности срабатывания защиты от токов короткого замыкания, а также уменьшение вероятности ложных срабатываний. Результат достигается тем, что система дифференциальной защиты тяговой сети обеспечивает непрерывный мониторинг тока нагрузки питающего фидера и одновременно токов, потребляемых каждым транспортным средством на защищаемом участке тяговой сети. Для этого система включает в себя два типа устройств: расположенный на каждом транспортном средстве бортовой модуль и фидерный модуль, установленный в ячейке линейного выключателя. Бортовой модуль представляет собой комплект устройств, содержащий блоки измерения и обработки данных о потребляемом токе, приемник GPS/ГЛОНАСС, преобразователь интерфейса, модем и блок сигнализации водителю. Фидерный модуль содержит блоки обработки данных о токе нагрузки фидера и всех токов, потребляемых транспортными средствами, находящимися на защищаемом участке тяговой сети, фидерный модем, преобразователь интерфейса, блок формирования сигнала водителю и блоки формирования команды на отключение линейного выключателя и на включение сигнализации. Информация о токах, потребляемых транспортными средствами, передается бортовыми модемами по беспроводному каналу связи на фидерный модуль, который осуществляет суммирование сигналов с транспортных средств и анализ состояния тяговой сети на наличие либо отсутствие короткого замыкания на основе сравнения тока нагрузки фидера и суммарного тока, потребляемого подвижным составом на защищаемом участке тяговой сети. В результате, при наличии короткого замыкания, формируется сигнал на отключение линейного выключателя, а в случае возникновения режима перегрузки - сигнал водителям транспортных средств о необходимости перейти из режима тяги в режим выбега. 2 ил.

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства. Результат достигается тем, что устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений содержит последовательно включенные первый демодулятор, первый сглаживающий фильтр, а также первый пороговый элемент, причем вход первого демодулятора соединен с первой входной клеммой устройства, вторая и третья входные клеммы устройства, выходная клемма, причем согласно изобретению в него введены последовательно включенные второй демодулятор и второй сглаживающий фильтр, последовательно включенные третий демодулятор и третий сглаживающий фильтр, а также первый, второй и третий сумматоры, первый второй и третий пороговые элементы, логический элемент «3И», при этом вход второго и третьего демодулятора подключен к второй и третьей входной клемме устройства соответственно, выход логического элемента «3И» соединен с выходной клеммой устройства, выход первого сглаживающего фильтра соединен с первым входом первого сумматора и подключен ко второму входу третьего сумматора, выход второго сглаживающего фильтра подключен к первому входу второго сумматора и соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего сглаживающего фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого, второго и третьего сумматоров подключены к входу первого, второго и третьего пороговых элементов соответственно, а выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу логического элемента «3И». 1 ил.

Настоящее изобретение относится к способу выбора защитных зон в компоновке с множеством шин (11), при этом компоновка с множеством шин содержит шинные зоны (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2) и ячейки (FB-1, BC-1, BS, BC-2, FB-2), соединяемые с шинными зонами (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2), при этом ячейки (FB-1, BC-1, BS, BC-2, FB-2) содержат измерительные трансформаторы (CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, CT7, CT8). Данный способ включает в себя этапы: получения первых данных о соединении, содержащих информацию о рабочем состоянии соединений измерительного трансформатора с шинной зоной; установления всех пар подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной на основе первых данных о соединении; сравнения данных, соответствующих парам подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной; выделения - на основе сравнения - каждой пары шинных зон, которая имеет шинную зону, являющуюся общей, по меньшей мере, с другой парой подключенного соединения шинной зоны с шинной зоной, соответствующей защитной зоне; и назначение любой шинной зоны, которая не подключена ни к какой иной шинной зоне, защитной зоной. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Реле тока // 2563959
Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электронным реле тока. Реле тока содержит промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, исполнительный элемент, четыре пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, счетчик импульсов, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, сумматор, двухсторонний ограничитель, нерекурсивный фильтр, формирователь коротких импульсов, RS-триггер, два ключа, блок элементов ИЛИ. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для максимальной токовой защиты закрытых токопроводов от токов коротких замыканий. Техническим результатом является упрощение конструкции. Устройство содержит пластину, один конец которой закреплен в прорези планки, прикрепленной с помощью болта к хомуту, который надет на токоведущую шину, установленную на изоляторах внутри оболочки закрытого токопровода. На поверхности пластины закреплены n герконов, расположенных параллельно и на одинаковом расстоянии друг от друга в магнитном поле тока в шине токопровода. К контактам герконов подсоединены изолированные провода, пропущенные через соответствующие отверстия в пластине на противоположную ее поверхность, на которой изолированные провода закреплены с помощью хомутов и через разъем, прикрепленный к этой поверхности, с помощью кабеля пропущены через отверстие в оболочке закрытого токопровода и подключены к времязадающему блоку, который связан с исполнительным органом. Пластина расположена так, чтобы ее поверхность с закрепленными на ней герконами совпадала с плоскостью поперечного сечения шины. 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Микропроцессорная панель управления содержит модуль управления и сигнализации (МУС), имеющий микропроцессор, функциональные подсистемы сигнализации, регистрации, обработки команд, синхронизации, связи, диагностики, блока релейных модулей дискретных входов/выходов (МДВВ), состоящего из отдельных модулей, выполняющих функционально законченные операции, с функцией исключения ложных команд, наличие основной соединительной платы для организации обмена данными между МУС и релейными модулями МДВВ, а также наличие модуля питания (МП), обеспечивающего функционал модуля фильтров оперативного напряжения, модуля защиты питания от провалов напряжения, модуля источника питания. Функционал МПУ является достаточным для обеспечения непрерывной бесперебойной работы и своевременной сигнализации о контролируемых событиях. 3 н.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Технический результат - повышение надежности и быстродействия системы. Система релейной защиты, контроля и управления объектов электротехнического оборудования содержит полевые устройства, связанные с объектами электротехнического оборудования, и автоматизированные рабочие станции операторов управления. Причем полевые устройства выполнены с возможностью сбора информации с объектов электротехнического оборудования и выдачи команд управления. Каждое из полевых устройств и каждая из рабочих станций оператора управления снабжены микропроцессором, выполняющим функции контроллера, для сбора-выдачи, обработки и хранения информации. При этом каждое полевое устройство и каждая рабочая станция соединены с двумя микропроцессорами, а каждый микропроцессор соединен со всеми другими микропроцессорами. 2 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности работы токовых защит фидеров тяговых подстанций постоянного тока. Устройство включает устройство для заземления опор контактной сети, содержащее протяженный заземлитель, соединенный через поляризующий диодный блок и дроссель-трансформатор рельсовой сети с рельсовым фидером тяговой подстанции постоянного тока. Между поляризующим диодным блоком и дроссель-трансформатором рельсовой сети размещен датчик тока, выход которого соединен с программируемым блоком управления, выходом соединенным с быстродействующим выключателем контактной сети. 2 ил.
Наверх