Устройство для ограничения токов короткого замыкания и перенапряжений на высоковольтной подстанции

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТИ1 8 64423

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 270679 (21) 2786832/24-07 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 150981. Бюллетень ттВ 34

Дата опубликования описания 150981 (51)М. Кл.3

Н 02 Н 9/02

Н 02 Н 1/16

Государстнвииый комитет

СССР ло делам изобретений н открыти и (5Ç) УДХ 6 2 1 . 3 16 . 9 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

А.И. Назаров г

Производственное энергетическое объедййенне..„ Днепроэнерго (71) Заявитель (54) УстРОЙстВО ДлЯ ОГРАничениЯ тОкОВ кОРОткОГО

ЗАМЫКАНИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА В61СОКОВОЛЬТНОЙ

ПОДСТАНЦИИ

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение на высоковольтных подстанциях, где необходимо ограничение токов коротко5 го замыкания и внутренних перенапряжений.

Известно устройство для ограничения тока короткого замыкания на высоковольтной подстанции, содержащее трансформатор с заземленной нейтралью и с обмотками пониженного напряжения, соединенными в треугольник и снабженными реакторами, причем каждый реактор выполнен сдвоенным с объединеннымн крайними выводами и включен последовательно с обмотками низкого напряжения трансформатора, а его средний вывод может подключаться к нагрузке (1).

Однако данное устройство характеризуется необходимостью обязательного заземления нейтрали обмотки высокого напряжения с целью сохранения ее изоляции от электрического пробоя при воздействии опасных величин внутренних перенапряжений ; невозможностью ограничения внутренних перенапряжений в мощных силовых сетях высокого напряжения, которые в большинстве случаев являются предшествую- ЗО щими факторами появления токов короткого замыкания; невозможностью Эффективного снижения ударных токов короткого замыкания опасных величин, возникающих в начале первого полупериода колебаний мгновенных значений аварийного тока, которые и приводят к частым повреждениям силовых трансформаторов в результате динамических воздействий; отсутствием комплексного воздействия устройства на снижение параметров тока и напряжения при кратковременных колебательных процессах в сетях до безопасных величин с точки зрения существующих конструкций и уровней изоляции современного электротехнического оборудования. В нормальном режиме работы трансформатора при протекании токов нагрузки через сдвоенные реакторы, подключенные к обмоткам пониженного напряжения, соединенным в треугольник, имеются дополнительные потери электрической энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заземления нейтрали трансформатора, снижающее не только коммутационные перенапряжения, но и повышающее быстродействие и эффективность ограничения токов

864423 однофазного короткого замыкания, содержащее насыщающкйся реактор, обмотка переменного тока которого включена в нейтраль обмоток силового трансформатора, а обмотка управления подсоедкнена к источнику постоянного тока, зашитный промежуток, .трансформатор тока к быстродействующий автомат, защитный промежуток и трансформатор тока включены в цепь обмотки переменного тока, причем замыкающий контакт быстродействующего автомата подсоединен параллельно защитному промежутку, а размыкающий контакт автомата гашения поля включен в цепь обмотки управления постоянного тока. (21.

Недостатки данного устройства заключаются в том,. что предварительно насыщенный реактор не ограничивает ток однофазного короткого замыкания на землю и величину динамических воздействий на электрооборудование от ударных токов короткого замыкания; в переходных режимах насыщения реактора, учитывая наличие только электрк ческой связи его обмотки с обмотками высокого напряжения трансформатора, возможно возникновение резонансных к феррорезонансных перенапряжений на линиях электропередач, внутренних перенапряженкй на изоляции электротехнического оберу=;o;=-аккя к коммутационных перенапряжений на линейных выключателях; предварительное насыщение реактора до начала возникновения перенапряжений опасной неличины принoöHT к необходимости иметь независимый источник постоянного тока достаточной мощности; необходимость кнтенскфккацкк увеличения сопротивления предварительно насыщенного реактора до оптимальной величины перед отключением линейным выключателем тока короткого замыкания приводит к необходимости иметь в цепи постоянного тока специальный автомат гашения магнитного поля, невозможность одновременного комплексного воздействия устройства íà огранкчение и при необходимоСти снижение параметров колебательных процессов по току и напряжению до безопасных величин; необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токоограниченкя, приводящих к необходимым габаритам устройства, соизмеримым с габаритами силовых трансформаторов аналогичных мощностей.

Цель изобретения — повышение эффективности ограничения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ограничения токов короткого замыкании и перенапряжений на высоковольтной подстанции, содержащем насыщающийся реактор, рабочая обмотка которого через искровой промежуток включена последовательно с трансформатором тока в нейтраль силового трансформатора, снабженного обмоткой, соединенной в треугольник, а обмотка управления подключена к внешнему источнику постоянного тока через размыкающий контакт быстродействующего автомата, замыкающий контакт которого включен параллельно искровому промежутку, а обмотка управления подключена к источнику питания через замыкающий контакт токового реле, включенного в цепь трансформатора тока, и разрядник, включенный между нейтралью силового трансформатора к землей, насыщающийся реактор снабжен дополнительной обмоткой, магнитно связанной с обмотками реактора и включенной в рассечку треугольника обмоток силового трансформатора.

На чертеже изображена принципи2О альная электрическая схема предлагаемого устройства.

К нейтрали 1 обмоток силового трансформатора через защитный промежуток 2 подключена обмотка 3 пере2 менного тока насыщающегося реактора с подмагничиванием, другой конец этой обмотки заземлен через трансформатор 4 тока. Параллельно защитному промежутку 2 подсоединен замыкающий контакт 5, работающий от реле

6 тока. Обмотка 7 управления насыщающегося реактора 3 подключена к источнику постоянного тока, а обмотка 8 переменного тока насыщающегося реактора 3 магнитно связана с указанными обмотками реактора и электрически связана с третичной обмоткой 9 силового трансформатора.

Указанный замыкающий контакт 5 к раэьыкающий контакт 10 быстроцействующе4О го автомата 11 в цепи постоянного тока работает от воздействий токового реле 6. Отключение токов короткого замыкания в сетях осуществляется линейными выключателями 12, а щ защита изоляции устройства и силового трансформатора от грозовых воздействий и кратковременных воздействий внутренних перенапряжений осуществляется разрядником 13, подклю р ченным к нейтрали силового трансфор,матора параллельно предлагаемому устройству.

При возникновении в силовых цепях переменного тока внутренних перенапряжений пониженных величин ниже пробивного напряжения защитного промежутка 2 изолированная нейтраль 1 силового трансформатора способству, ет повышению общей эффективности ограничения одиофазных токов короткого замыкания в сетях при обеспечении необходимой эффективности ограничения внутренних перенапряжений в результате того, что третичная обмотка 9 силового трансформатора практически находится в замкнутом состоя864423

1О

Формула изобретения

65 нии за счет минимальной величины сопротивления обмотки 8 по причине предварительного насыщения реактора. постоянным током обмотки 7 управления. При дальнейшем развитии переходных процессов и возникновении в указанных цепях опасных внутренних перенапряжений пробивается защитный промежуток 2, нейтраль 1 трансформатора оказывается заземленной через ,уже предварительно сниженное сопротивление обмотки 3 насыщающегося реактора в результате его насыщения, эффективность которого обуславливается незначительной величиной постоянного тока в обмотке 7 управления.

Одновременно возрастает эффективность влияния третичной обмотки 9, замкнутой через сопротивление обмотки 8 минимально расчетной величины на ограничение возросших внутренних перенапряжений. Однако внутренние перенапряжения опасных величин могут явиться причиной электрического пробоя изоляции и возникновения тока короткого замыкания, который,протекая через ранее замкнутый контакт 5 и трансформатор 4 тока, вызывает срабатывание токового реле 6 с подачей импульсов на срабатывание быстро. действующего автомата 11 размыкающего контакта 10 и обеспечивающего сохранение контакта 5 в замкнутом состоянии при снижении внутренних перенапряжений ниже минимально допустимой величины. Таким образом, в момент возникновения тока короткого замыкания уже осуществляется предварительный комплексный процесс его эффективного ограничения до отключения линейного выключателя 12 замкнувшейся фазы в результате увеличения сопротивлений обмотки 3 насыщающегося реактора в нейтрали 1 силового трансформатора и обмотки 8 указанного реактора в цепи третичной обмотки 9 названного трансформатора.

После отключения линейных выключателей 12 и устранения тока короткого замыкания устройство возвращается в исходное положение.

В условиях эксплуатации электротехнического оборудования возможно снижение прочности изоляции в результате ее старения или невыявленных дефектов по целому ряду причин, что приводит к возникновению теплового. пробоя, сопровождающегося возникновением токов короткого замыкания при незначительных по величине внутренних перенапряжениях в первый момент времени. Отсутствие пробоя защитного промежутка 2 способствует общему увеличению сопротивления нулевой последовательности в сети соответствующего напряжения, а следовательно и снижению результирующей величины тока короткого замыкания при сохранении всего устройства в исходном -со15

55 стоянии как до, так и после отключения линейным выключателем 12 тока короткого замыкания в повредившейся фазе. В случае мгновенного возникновения внутренних перенапряжений опас" ных величин, как правило превышенных частот по сравнению с промышленной ча. стотой, срабатывает защитный разрядник 13 и ограничивает указанные перенапряжения. Более того современные защитные разрядники отечественного производства обеспечивают надежное ограничение внутренних перенапряжений даже пониженных частот по сравнению с промышленной частотой в течение нескольких полупериодов. Этим требованиям вполне соответствуют магнитно-вентильные разрядники с использованием в качестве нелинейного сопротивления тервита и магнитного дутья, повышающих термическую устойчивость. Таким образом, время успешной работы защитного разрядника является вполне достаточным с точки зрения времени полной подготовки устройства к аварийным режимам сети.

Эффективное увеличение с помощью предлагаемого устройства суммарной величины сопротивления нулевой последовательности при относительно меньшей величине индуктивного сопротивления обмотки 3 нейтрали.1 силового трансформатора за счет эффек" тивного влияния обмотки 8 насыщающегося дросселя, электрически связанной с третичной обмоткой 9 укаэанного трансформатора, способствует снижению результирующей величины восстанавливающегося напряжения на раэмыкающихся силовых контактах выключателей 12 и облегчению условий отключения. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства определяется тем, что его использование в сетях высших классов напряжений существенно повышает надежность работы основного электротехнического оборудования и линий электропередач в энергетике. Важным преиму- ществом предлагаемого устройства является комплексное ограничение токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений при повышении его быстродействия. Устройство может быть применено не только в энергосетях высокого напряжения, но и в различных электрических аппаратах для эффективного ограничения токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений.

Устройство для ограничения токов короткого замыкания и перенапряжений на высоковольтной подстанции, содержащее насыщающийся реактор, рабочая обмотка которого через искровой про864423

Составитель Л. Дементьева

Техред Т,Маточка. Корректор Г. Назарова

Редактор Н. Минко

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7816/79

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 межуток включена последовательно с трансформатором тока в нейтраль силрвого трансформатора, снабженного обмоткой, соединенной в треугольник, а обмотка управления подключена к внешнему источнику постоянного тока через размыкающий контакт быстродействующего автомата, замыкающий кон такт которого включен параллельно искровому промежутку, а обмотка управления подключена tc источнику питания через замыкающий контакт токового реле, включенного в цепь трансформатора тока, и разрядник, включенный между нейтралью силового трансформатора и землей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности ограничения, насыщающийся реактор снабжен дополнительной обмоткой, магнитно связанной с обмотками реактора и включенной в рассечку треугольника обмоток силового трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

У 595826, кл. Н 02 H 9/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 550713, кл. Н 02 В 1/16, Н 02 -Н 9/02, 1977 (прототип).