Устройство для заземления нейтрали трансформатора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстнчвскнх

Республик п1920952 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 2596.80 (21) 2945453/24-07 (И)м Кя-э с присоединением заявки ¹Н 02 Н 9/02

Государствеииый комитет

СССР ио делам иэобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150482. Бюллетень М 14

Дата опубликования описания 150482

)$3) УДК 621 316. . 937 (088. 8) (72) Автор изобретения

А.И. Назаров

Производственное энергетическое объединени Днепроэнерго (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ

ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к электро° технике, а именно к защите изоляции электротехнического оборудования и линий электропередач напряжением

110-220 кВ, работающих в режиме с эффективным заземлением нейтрали.

Известно устройство для защиты нейтрали трансформатора, содержащее. дроссель насыщения, который снабжен дополнительной обмоткой подмагничивания, подключенной к постоянному источнику питания через контакты реле, обмотка которого включена в .цепь обмотки подмагничивания. Данное устройство позволяет снизить величи« ну коммутационных перенапряжений на обмотках трансформатора (1).

Недостатками такого устройства являются значительная инерционность срабатывания устройства, обусловленная весьма большой по величине постоянной времени при включении обмотки управления, повыаенная величина тока однофазного короткого замыкания на землю, так как в режиме . 25 насыщения дросселя нейтраль трансформатора оказывается практически глухо заземленной.

Известно устройство для заземления нейтрали трансформаторов, кото- ЗО рое содержит две заземленные ветви, в одну из которых включен через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом, дроссель с рабочей обмоткой и обмоткой управления, подключенный к источнику постоянного тока через размыкающий кон.такт коммутационного аппарата, н трансформатор тока, а в другую ветвь включен искровой промежуток. Данное устройство решает задачу снижения уровня коммутационных перенапряжений на нейтрали силовых трансформаторов при одновременном повышении быстродействия и эффективном токоограничении при однофазном замыкании на землю (2) .

Недостатком этого устройства является то, что искровой промежуток устройства не обеспечивает защиту от перенапряжений пониженных величин, приводящих к преждевременному разрушению изоляционных материалов; предварительно насыщенный.дроссель не ограничивает ток.однофазного короткого замыкания и величину динамических воздействий на электротех-. ническое оборудование в связи с малой величиной индуктивного сопротивления рабочей обмотки насыщенно920952

ro дросселя; в переходных режимах возможно возникновение феррорезонансных явлений при двухфазных коротких замыканиях; предварительное насыщение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины при- 5 водит к необходимости иметь независимый источник постоянного тока.

Наиболее близким к изобретению является устройство для заземления нейтрали трансформатора, которое со- 0 держит две заземленные ветви, в первую из которых включен через искровой промежуток, шунтирот анный коммутационным аппаратом, дроссель, рабочая:обмотка которого включена поcJ.åäoâàòåëüío с искровым промежутком, а обмотка управления подключена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатор тока,а во вторую ветвь включены тоже через искровой промежуток,шунтированный коммутационным аппаратом,два последовательно соединенных резистора, один из которых шунтирован нелинейным ферромагнитным элементом,а к другому подключено выпрямительное устройство, обеспечивающее выпрямленным током обмотку управления и трансформатор тока, два трансформатора напряжения, которые подключены к искровым промежуткам со стороны земли, причем точка соединения резисторов второй ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата с точкой соединения искрового 35 промежутка и дросселя первой ветви (3) .

Недостатками известного устройства является то, что искровые промежутки устройства требуют координации уроВ- 4Q ней изоляции; малая величина индуктивного сопротивления рабочей обмотки предварительно насыщенного дросселя не ограничивает ток однофазного короткого замыкания и величину ди-4S намических воздействий на электротехническое оборудование, возникающих при электрических пробоях изоляции в результате воздействия внутренних перенапряжений; не исключается при переходных режимах вероятность возникновения феррорезонансных явлений при двухфазных коротких замыканиях; предварительное насыщение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводят к необходимости иметь независимый источник постоянного тока с наличием весьма существенных электрических потерь; устройство требует оп- ределенного количества коммутационных аппаратов; наличие промежуточной ветви определяет сложность наладок релейных защит невозможность одновременного комплексного воздействия устройства на ограничение и. 65 при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин; при возникновении максимальных токов короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается.

Цель изобретения — обеспечение более эффективного, комплексного и функционального ограничения ударных оков, параметров аварийных токов и опасных перенапряжений, не только при переходных, но и колебательных процессах до безопасных величин, эффективное изменение результирующей величины сопротивления нулевой последовательности, исключение вероятности возникновения резонансных и феррорезонансных перенапряжений на линиях электропередачи, внутренних перенапряжений на изоляции электротехнического оборуцования и коммутационных перенапряжений на выключателях и повышение быстродействия работы всего устройства.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство для заземления трансформатора в электрических сетях, работающих с заземлеиной нейтралью, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена рабочая обмотка дросселя, обмотка управления котор6го.связана с второй ветвью посредств м выпрямительного блока, снабжено подключенными во вторую ветвь последовательно соединенным нелинейным ферромагнитным элементом с минимальным напряжением насыщения и конденсатором„ параллельно которому подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщении, а выпрямительный блок выполнен в виде моста, одна диагональ которого подключена к конденсатору, к второй диагонали которого подсоединена обмотка управления.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

К нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора. подключена непосредственно обмотка 2 переменного тока насыщающегося реактора с подмагничиванием, а обмотка его управления

3 подключена к источнику выпрямленного тока, кроме того, к указанной нейтрали подключены последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элемент 4 с минимальным напряжением насыщения и конденсатор 5, составляющие резонансный контур в нормальном режиме работы сети, параллельно.с конденсатором соединен нелинейный ферромагнитный элемент 6 с максимальным напряжением насыщения, составляющий резонансный контур при воздействии внутренних перенапряже920952

Устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной ней- тралью, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена рабочая обмотка дросселя, обмотка управления которого :вязана с второй ветвью посредством выпрямительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ". что, с целью комплексного ограничения внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания и повышения быстродействия работы, оно снабжено включенными ва вторую ветвь последовательно соединенным нелинейным ферромагнитным элементом с ми-. нимальным напряжением насыщения и конденсатором, параллельно которому пОдсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщения, а выпрямительный блок выполнен в виде моста, одна диагональ ко» торого подключена к конденсатору, к второй диагонали которого подсоединена обмотка управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Р 478387, кл. Н 02 Н 1/04, 1973.

2. — Авторское свидетельство СССР

Р 55071, кл. Н 02 Н 9/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

М бб1б79, кл. Н 02 Н 7/09, 1979. ний, выпрямительный блок 7 источника тока одной диагональю подключен к нелинейнс лу ферромагнитн му элементу максимального напряжения на. сыщения, а второй диагональю - к об- мотке управления насыщающегося реактора.

В нормальном режиме работы опти мальныв электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнитного элемента 4 с минимальным напря- f0 жением насыщения и конденсатора 5 составляют последовательный резонансный контур, чем обеспечивается практически глухое заземление нейтрали конкретного силового трансформатора еще до начала возникновения перена-,. пряжений. В начальный момент возникновения перенапряжений еще безопасных величин для электротехнического оборудования уже в результате повышения расчетной величины напряжения

20 на конденсаторе 5 обеспечиваетс.я подпитка выпрямительного блока 7 и соответственно наличие выпрямленного тока в обмотке управления 3 насыщающегося реактора. Минимальное напряжение насыщения нелинейного ферромагнитного элемента 4 обеспечивает весьма эффективное перераспределение напряжения в сторону его увеличения на конденсаторе 5. Незначительная раз регулировка последовательного колебательного контура, состоящего из: ферромагнитного элемента 4 и конденсатора 5, весьма эффективно компенсируется параллельно подключенной 35

-обмоткой 2 переменного тока насыщающегося реактора в результате снижения ее сопротивления. При увеличении перенапряжений до уровня опасных величин максимально расчетная 4О величина напряжения на конденсаторе

5 обеспечивает. максимально расчетный выпрямленный ток в обмотке управления 3 с помощью максимального режима работы выпрямительного блока 7, чем

Обеспечивается необходимая эффективность зацепления нейтрали 1 силового трансформатора через обмотку 2 переменного тока насыщающегося реактора. При возникновении вОзможных токов короткого замыкания в результате электрического пробоя ослабленной в процессе эксплуатации изоляции электрического оборудования или линий электропередач увеличение напряжения на нелинейном ферромагнитном элементе б с максимальным напряжением насыщения приводит к возникновению па-. раллельного контура. между указанным элементом б и конденсатором 5, чем обеспечивается весьма эффективное увеличение его сопротивления и дос- таточное по величине снижение напряжения на выпрямительном блоке 7 вплоть до его полного автоматического отключения в случае необходи- 65

МОСТИ а ЗТО В СВОЮ ОЧЕрвдЬ ИСключает наличие выпрямленного тока в обмотке управления 3 и обеспечивает эффективное увеличение сопротивле" ния обмотки 2 переменного тока, уве" личивая результирующую величину со противления нулевой последовательности в нейтрали 1 обмотки силового трансформатора до необходимого уровня перед отключением линейных коммутационных аппаратов.

Таким образом, предложенное устройство для заземления нейтрали трансформатора оказывает комплексное воздействие на изменение результирующей величины сопротивления нулевой последовательности при любых аварийных режимах в сетях и колебательных процессах за необходимый период времени. Экономический эффект выражается только за счет исключения необходимости замены коммутационных аппаратов напряжением 150-330 кВ суммой в пределах 1,5 млн. руб и силовых трансформаторов указанного напря" жения суммой в пределах 2,3 млн.ру6. только по системе ДнепроэнерФ го, а эффективность снижения эконо- . мических убытков в результате повышения надежности работы электрических сетей составляет 1,2-1,3 млн.ру6. в год для указанной энергосистемы с учетом сельской электрификации.

Формула изобретения

920952

Составитель Л. Дементьева

Редактор К. Волощук Техред С. Мигунова Корректор N; Коста .

3аказ 2365/67

Тираж .670 Подписное

8HHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4