Устройство для ограничения перенапряжений и токов короткого замыкания на высоковольтной подстанции

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Респубпнк («)907682 (6т ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 05. 06. 80 (2 l ) 2954437/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

{51) М. Кл.

Н 02 Н 9/00

9кударстаенныМ камнтет

СССР пю делам нзоеретеннй н открытнй

Опубликовано 2 0282 Бюллетень М

Дата опубликования описания 230282 (53) УДК621. 316, .937;088.8) (72) Авторыизобретения

И.И. Магда и А.И. Назаров (7т) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ОГРАНИЧЕН!Л ПЕРЕНАПРлйЕНИЙ

И TQKCB КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ВЫСОКОВО.1ЬТНСЙ

ПОДСТАНЦИИ

Изобретение может наити применение в электротехнике и энергетике, а именно на высоковольтных подстанциях, где необходимо ограничение токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений.

Для ограничения тока короткого замыкания в подавляющем большинстве случаев включают в цепь короткого замыкания дополнительное индуктивное сопротивление. При этом для того, чтобы исключить или уменьшить неблагоприятное влияние токоограничивающего реактора на нормальный режим работы сети, этот реактор регулируют, шунтируют или компенсируют в нормальном режиме.

Известно устройство для заземления нейтрали трансформатора, снижающее не только коммутационные перенапряжения, но и повышающее быстродействие и эффективность ограничения. токов однофаэного короткого замыкания, содержащее насыщающийся реактор, обмотка переменного тока которого включена в нейтраль обмотки силового трансформатора, а обмотка управления подсоединена к источнику постоянного тока, отличающееся тем, что оно снабжено защитным промежутком, трансформатором тока и быстродействующим автоматом, защитный промежуток и трансформатор тока включены в цепь обмотки переменного

10 тока, причем замыкающий контакт быстродействующего автомата подсоединен параллельно защитному промежутку, а размыкающий контакт автомата

15 гашения поля включен в цепь обмотки управления постоянного тока P)).

Недостатком указанного устройства является то, что дроссель насы щения подсоединен к нейтрали транс20 форматора через искровой промежуток, предварительно насыщенный реактор не ограничивает ток однофазного замыкания на землю, а в переходных режимах насыщения возможно

907682 4

15 появление внутренних перенапряжений на изоляции оборудования.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее разрядник, трансформатор напряжения и дроссель насыщения, подключенные к нейтрали трансформатора, причем последний подсоединен к нейтрали через шунтированный искровой промежуток, силовой трансформатор выполнен со вторичной обмоткой,соединенной в треугольник, в рассечку которого включена вторичная обмотка дросселя насыщения, а обмотка управления подсоединена к источнику постоянного тока (2 ).

Недостатком известного устройства является его сложность, наличие трансформатора напряжения и искового разрядника, шунтированного коммутационным аппаратом, а также необходимость наличия источника постоянного тока.

Цель изобретения — упрощение существующего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ограничения перенапряжений и токов короткого замыкания на высоковольтной подстанции, содержащем защитный разрядник, подсоединенный непосредственно к нейтрали силового трансформатора, снабженного обмоткой, соединенной в треугольник, дроссель насыщения, связанный с нейтралью трансформатора, 35 и линеиные коммутационные аппараты, дроссель насыщения выполнен с оптайками, а силовой трансформатор снабжен дополнительной обмоткой включенной в рассечку обмотки, соединенной в

40 треугольник, один из выводов которой подсоединен к отпайке дросселя насыщения, а другой — к его заземленному выводу.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемо45 го устройства. Устройство содержит нейтраль 1 обмоток силового трансформатора,,к которой подключена непосредственно обмотка 2 дросселя насыщения с отпайками, а в разомкнутый треугольник третичной обмотки 3 указанного трансформатора подключена. дополнительная обмотка 4, которая подсоединена па" раллельно части обмотки дросселя, параллельно всей обмотки дросселя подсоединен защитный разрядник 5 и отключение высоковольтных обмоток силового трансформатора от источника питания осуществляется коммутационными аппаратами б.

При относительно малом напряжении на дросселе 2 его сердечник перемагничивается, не достигая насыщения, и ток через сопротивление 4 протекает весьма незначительной величины. Следовательно, наличие определенной величины сопротивления обмотки

4 в третичной обмотке 3 в комплексе с сопротивлением обмотки дросселя 2 способствует, при допустимых уровнях напряжения на нейтрали 1 высоковольтных обмоток силового трансформатора, эффективному ограничению мгновенно возникающей пиковой величины ударного тока короткого замыкания в результате увеличения результирующей величины сопротивления нулевой последовательности и снижения динамических воздействий на обмотки трансформаторов.

При достижении на дросселе 2 расчетной величины напряжения, максимально допустимой для изоляции нейтрали 1 силового трансформатора,сердечник достигает насыщения, ток через обмотку 4 увеличивается, а напряжение на дросселе 2 остается неизменным, чем обеспечивается ограничение токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений. Такое комплексное воздействие защитного устройства обеспечивает одновременно ограничение резонансных перенапряжений и феррорезонансных явлений с частотой, близкой к 50 Гц и до совершенно безопасных для изоляции величин.

Напряжение насыщения дросселя 2 зависит также от частоты, при ее уменьшении эффективность насыщения возрастает и, следовательно, происходит относительное увеличение тока, протекающего через обмотку 4, чем обеспечивается исключение условий возникновения феррорезонансных явлений с частотой, близкой к 25 Гц.

При увеличении частоты приложенного напряжения к дросселю 2 по сравнению с промышленной частотой, эффективность насыщения снижается и, следовательно, происходит относительное снижение тока, протекающего через обмотку 4, чем обеспечивается исключение условий возникновения феррореэонансных явлений с частотой, близкой к 100 Гц.

907682

Зависимость параметров индуктивного сопротивления предлагаемого защитного устройства и емкостного сопротивления линий электропередач от частоты напряжения в нейтрали сило- 5 вого трансформатооа исключает вероятность возникновения резонансных и феррорезонансных перенапряжений не только при переходных, но и более тяжелых колебательных процессах в результате наличия от еченных физических явлений в дрос=еле 2 насыщения без подмагничизания и указанных электрических

=вязей между всеми элементами устройства.

Еще необходимо отметить, что после достижения полного насыщения сердечника дросселя и, следовательно, наличия максимально допустимой расчетной величины на обмотке дросселя 2, ток протекающий через обмотку 4 увеличивается более эффективно по сравнению с увеличением приложенного к указанной обмотке напряжения.Указанная техническая эффективность функционального взаимодействия между взаимными магнитными и электрическими явлениями устройства исключа- 30 ет необходимость в источнике постоянного тока и, следовательно, специальных устройств для гашения магнитного поля, а также соответствующих коммутационных аппаратов.

В случае мгновенного возникновения внутренних перенапряжений опасных величин, как правило повышенных частот по сравнению с промышленной частотой, срабатывает защитный разрядник 5 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

S5 образом, время успешной работы защитного разрядника 5 является достаточным для полной подготовки устройства к аварийным режимам сети.

Что касается защиты от перенапряжений вторичной обмотки, то в каждом конкретном случае она выполняется в зависимости от уровня ее изоляции.

В условиях эксплуатации электротехнического оборудования возможно снижение прочности изоляции в результате ее старения или невыявленных дефектов по целому ряду причин, что может привести не только к электрическому пробою при кратковременных внутренних перенапряжениях, но и к тепловому пробою при длительных повышенных напряжениях, сопровож- . дающихся возникновением токов короткого замыкания. Предлагаемая работа защитного устройства успешно ограничивает результирующую величину тока короткого замыкания, обеспечивая успешное отключение коммутационных аппараторов 6.

Таким образом, предлагаемое устройство на высоковольтной подстанции оказывает комплексное воздействие на ограничение внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания, возникающих в условиях эксплуатации электрических сетей. формула изобретения

Устройство для ограничения перенапряжений и токов короткого замыкания на высоковольтной подстанции, содержащее защитный разрядник,подсоединенный непосредственно к нейтрали силового трансформатора, снабженного обмоткой, соединенной в треугольник, дроссель насыщения, связанный с нейтралью трансформатора, и линейные коммутационные аппараты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, дроссель насыщения выполнен с отпайками, а силовой трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, включенной в рассечку обмотки, соединенной в треугольник, один из выводов которой подсоединен к отпайке дросселя насыщения, а другой — к его заземленному выводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

Г 550713, кл. H 02 H 9/02 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Г 2736832/24-07, кл. H 02 Н 9/02, 1979.

907682

Составитель Л. Дементьева

Техред А,дц Корректор Л. Бокшан

Редактор Л. Гратилпо

Заказ 608/64

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий (13035, Москва, >(-35, Раушская наб., д. 4/

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Пр» »1 ын,