Устройство для заземления нейтрали трансформатора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалнстических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 07 ° 08 ° 80 (21) 2970550/24"07 (51) М.КП.З с присоединением заявки №Н 0? Н 9/00

Государствениый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет— (33) УДК 621 ° 316.

937(088 87

Опубликованр 1505.82. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 150582 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЕМ11ЕНИЯ НЕЙТРАЛИ

ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите изоляции электротехнического оборудования и линий электропередач напряжения 110220 кВ, работающих в режиме с эффективным заземлением нейтрали. Оно весьма эффективно для энергосистем с радиальными сетями больших протяженностей при возникновениях опасных внутренних перенапряжений и допустимых величинах токов короткого заМыкания. ,Известно устройство для заземления нейтрали трансформатора, которое содержит две заземленные ветви, в первую из которых включен через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом дроссель, рабочая обмотка которого включена последовательно с искровым промежутком, а обмотка управления подклю .ена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатор тока, а во вторую ветвь включены также через искровой промежуток, шунты- . 25 рованный коммутационным. аппаратом, два последовательно соединенных резистора, один из которых шунтирован нелинейным ферромагнитнымэлементом,а к другому подключено выпрямительное ус- 39

1тройство,обеспечивающее выпрямительным токомобмртку управленияи трансформатор тока, два трансформатора напряжения, которые подсоединены и искровым промежуткам со стороны земли, причем точка соединения резисторов второй ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата с точкой соединения искрового промежутка и дросселя первой ветви (1).

Недостатками устройства является то, что искровые промежутки устройства усложняют обеспечение необходимой координации уровней изоляции электротехнического оборудования с электрическими защитными характеристиками соответствующих разрядников при воздействиях внутренних перенапряжений, а малая величина индуктивного сопротивления рабочей обмотки предварительно насыщенного дросселя не ограничивает ток однофазного короткого замыкания и величину динамических воздействий на электротехническое оборудование возникающих при электрических пробоях изоляции в результате воздействия внутренних перенапряжений. Не включается при переходных режимах вероятность возникновения

928523 феррорезонахсных явлений при двухфазных коротких замыканиях. Предварительное насыщение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводит к необходимости иметь независимый источник постоянного тока с наличием весьма существенных электрических потерь.

Обеспечение работы устройства приводит к необходимости иметь определен> ное количество коммутационных аппа- 10 ратов, что снижает надежность его работы в результате возможных отказов контактных систем. Возникает определенная сложность наладок релейных защит особенно по обеспечению необхо- 15 димых электрических параметров по току и напряжению в процессе переходных явлений, особенно в связи с наличием промежуточной ветви, невозможность одновременного комплексного воздействия устройства на основе функционального взаимодействия его элементов на ограничение и при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин, необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токоограничения, приводящих к необходимым габаритам устройства, соизмеримым с габаритами силовых транзисторов аналогичных мощностей. При возникновении максимальных .токов короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается.

Наиболее близким к изобретению является устройство для закрепления нейтрали трансформатора, содержащее две заземленные ветви, одна из которых включает насыщающийся реактор, 40 а вторая последовательно соединенные

".олебательный ферромагнитный элемент .с минимальным напряжением насыщения и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею параллельно 45 которой подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщения, причем обмотка управления насыщающегося реактора подсоединена к диагонали выпрямительного мбста, вторая диагональ которого подсоединена к выводам резонансного контура (2).

Недостатком устройства является необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токоограничения, приводящих к габаритам устройства, соизмеримым,с габаритами силового трансформатора, невозможно эффективно изменять результирующую величину сопротивления нулевой последовательности, недостаточное ограничение ударных токов и опасных перенапряжений до безопасных величин при, колебательных процессах. 65

Целью изобретения является повышение эффективности регулирования заземления нейтрали.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заземления нейтрали трансформатора, содержащем две заземленные ветви, одна из которых включает насыщающийся реактор, а вторая — последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элемент с минимальным напряжением насыщения и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею, параллельно которой подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением, причем обмотка управления насыщающегося реактора подсоединена к диагонали выпрямительного моста, вторая диагональ которого под2оединена к выводам резонан! сового контура, трансформатор выполнен со вторичной обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, выводы которой подсоединены параллельно нелинейному ферромагнитному элементу с минимальным напряжением насыщения.

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 насыцения, составляющий резонансный контур при воздействии внутренних перенапряжений, выпрямительный блок 7 одной диагональю подключен к конденсатору, а второй диагональю подключен к обмотке управления насыщающегося реактора, трансформаторная обмотка 8. соединена по схеме разомкнутого треугольника и подключена к аферромагнитному элементу 4. В режиме работы оптимальные электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнитного элемента 4 с минимальным напряжением насыщения и конденсатора 5 составляет последо- вательный резонансный контур, чем обеспечивается практически глухое заземление нейтрали 1 конкретного силового трансформатора еще до начала возникновения перенапряжений, а минимальная величина напряжения насыщения нелинейного ферромагнитного элемента 4 обеспечивает достаточ928523 зонансного контура между указанным элементом 6 и конденсатором 5, чем обеспечивается весьма эффективное увеличение его сопротивления и дос65 ное закорачивание схемы разомкнутого треугольника трансформаторной обмотки 8 гарантирующее в комплексе необходимое ограничение внутренних перенапряжений. Кроме того, заземление одного конца схемы разомкну- 5 того треугольника в данном случае является фактически заземлением одного угла обмотки соединенной по схеме треугольника, что полностью исключает, согласно правил технической 10 эксплуатации, проявление внутренних

- перенапряжений на указанной обмотке даже в процессе переходных и колебательных явлений, чем повышается надежность работы защитного устройства.)5

В начальный момент возникновения перенапряжений еще безопасных величин для изоляции электротехнического оборудования уже в результате повышения расчетной величины напряжения на конденсаторе 5 обеспечивается 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 и дальнейшее закорачивание разомкнутого треугольника обмотки 8.Незначительная разрегулировка последовательного колебательного контура состояния из ферромагнитного элемента 4 и конденсатора 5 весьма эффективно компенсируется З5 параллельно подключенной обмоткой 2 переменного тока насыщающегося реактора в результате снижения ее сопротивления. При увеличении перенапряжений до уров . опасных величин 40 максимально расче,ная величина напряжения на конденсаторе 5 обеспечивает максимально расчетный выпрямительный ток в обмотке управления 3 с помощью максимального режима работы 45 выпрямительного блока 7, чем обеспечивается необходимая эффективность заземления нейтрали 1 силового трансформатора через обмотку 2 переменного тока насыщающегося реактора и полный переход трансформаторной обмотки 8 к схеме треугольника с заземлением одного угла. При возникновении возможных токов короткого замыкания в результате электрического пробоя ослабленной в процессе эксплуатации изоляции электротехнического оборудования или линий электропередач, увеличение напряжения на нелинейном ферромагнитном элементе 6 с максимальным напряжением насыщения приво- 60 дит к возникновению параллельного ретаточное по величине снижение напряжения на выпрямительном блоке 7 вплоть до его полного автоматическо;; го отключения в случае необходимостн, а это в свою очередь исключает наличие выпрямленного тока в обмотке управления 3 и обеспечивает эффективное увеличение сойротивления обмотки

2 переменного тока. Более того, фактический обрыв тока во второй ветви и наличие практически всего напряжения нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора на параллель- ном резонансном контуре состоящим из конденсатора 5 и ферромагнитного элемента 6 обеспечивают своевременный и совершенно безопасный переход трансформаторной обмотки 8 из режима замкнутого в режим разомкнутого треугольника, чем обеспечивается увеличение результирующего сопротивления нулевой последовательности до необходимого уровня перед отключением линейных коммутационных аппаратов.

Таким образом, предложенное устройство эффективного регулирования режима заземления нейтралей трансформаторов оказывает комплексное воздействие на изменение результирующей величины сопротивления нулевой последовательности при любых аварийных режимах в сетях и колебательных процессах за необходимый период времени.

Формула изобретения

Устройство для заземления нейтрали трансформатора,,содержащее две заземленные ветви, одна из которых включает насыщающийся реактор, а вторая — последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элемент с минимальным напряжением насыщения и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею, параллельно . которой подсоединен неЛинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщения, причем обмотка управления насыщающегося реактора подсоединена к диагонали выпрямительного моста, вторая диагональ которого подсоединена к выводам резонансного контура, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования режима заземления нейтрали, трансформа-. тор выполнен со вторичной обмоткой соединенной в разомкнутый треугольник, выводы которой подсоединены параллельно нелинейному ферромагнитному элементу с минимальным напряжением насыщения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 661679, кл. Н 02 Н 9/00, 1979

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2945453/24-07, кл. Н 02 Н 9/04, 25 июня 1980.

928523

Составитель Л. Дементьева

Техред А. Бабинец Корректор И, Коста

Редактор И; Товтин

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3275/70 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4