Трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур

1. Трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка містить повітряну лінію електричної мережі, приєднану принаймні до двох підстанцій, кожна з яких містить силовий трансформатор, одна із систем трифазних обмоток якого має затискач нульової фази і затискачі лінійних фаз, які приєднані до лінійних фаз лінії електричної мережі, та пристрій для відводу майже постійних струмів, індукованих геомагнітними бурями, від силового трансформатора, причому затискачі лінійних фаз пристрою для відводу майже постійних струмів приєднані до проводів лінійних фаз трифазної електричної мережі кожної підстанції, а затискач нульової фази пристрою для відводу майже постійних струмів приєднаний до контуру заземлення кожної підстанції, яка відрізняється тим, що кожна підстанція трифазної електричної мережі має фільтр струмів нульової послідовності або комбінацію з двох фільтрів, виводи лінійних фаз яких приєднані до затискачів лінійних фаз трифазної електричної мережі та силового трансформатора, а вивід їх нульової фази приєднаний до контуру заземлення, при цьому фільтр струмів нульової послідовності або комбінація з двох фі 2 (19) 1 3 94006 4 обмотки, причому обмотки всіх стрижнів ввімкнені в несиметричний зигзаг (за лямдоподібною схемою). 7. Трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур за пп. 1-6, яка відрізняється тим, що має три додаткові обмотки, розташовані по одній на кожному стрижні пристрою для відводу майже постійних струмів, додаткові обмотки з'єднані між собою послідовно по схемі "розімкнутий трикутник" з утворенням одного додаткового послідовного з'єднання трьох обмоток, перший вивід якого приєднаний до спільної точки зірки фільтра струмів нульової послідовності, а другий вивід додаткового послідовного з'єднання трьох обмоток приєднано до затискача контуру заземлення. 8. Трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур за. пп. 1-7, яка відрізняється тим, що пристрій для відводу майже постійних струмів поміщений в бак, який зорієнтований так, що напрямок горизонтальної проекції силових магнітних ліній земного магнітного поля перпендикулярний до напрямку розташування ярма пристрою для відводу майже постійних струмів. Трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур відноситься до електроенергетики і призначена для використання у високовольтних трипровідних мережах як у нормальному режимі роботи, так і в аварійному режимі при обриві проводу однієї з фаз лінії електропередачі. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка містить симетричне трифазне джерело, симетричне трифазне навантаження та симетричну лінію передачі [1]. Недолік мережі - збільшення реактивної потужності в наслідок підмагнічування магнітопроводу силового трансформатора майже (квазі) постійним струмом, який індукується геомагнітними бурями. Таке збільшення реактивної потужності недопустимо правилами технічної експлуатації і може привести до виходу з ладу устаткування трифазної електричної мережі, а іноді може стати причиною розвалу енергетичних систем. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка має у своєму складі фільтр струмів нульової послідовності, виконаний за лямбда подібною схемою [2]. Недолік мережі неповне розмагнічування магнітопроводу при впливі геомагнітних бур. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка має у своєму складі фільтр струмів нульової послідовності, виконаний за схемою зиґзаґ, та Г-подібний L-C фільтр [3]. Недолік мережі - неповне розмагнічування магнітопроводу при впливі геомагнітних бур. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка має у своєму складі принаймні два фільтри струмів нульової послідовності, причому затискач нульової фази кожного силового трансформатора приєднаний до нульової фази фільтру струмів нульової послідовності [4]. Недолік мережі - неповне розмагнічування магнітопроводу при впливі геомагнітних бур. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка має у своєму складі фільтр струмів нульової послідовності для створення штучної нульової фази. При цьому затискач нульової фази силового трансформатора не приєднаний до контура заземлення. У цьому випадку трифазна електрична мережа глухозаземлена через фільтр струмів нульової послідовності. Недолік мережі - застосування в низьковольтних роз подільчих мережах загального призначення при живленні нелінійних приймачів [5, 6]. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур, яка має у своєму складі принаймні два автотрансформатори, кожен з яких складається із двох систем трифазних обмоток, одна із яких ввімкнена у зірку, а друга у розімкнений трикутник [7, 8, 9]. Недолік мережі - не повне розмагнічування стрижнів та ярма магнітопроводу. Відома трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур - прототип [9], яка містить повітряну лінію електричної мережі, приєднану принаймні до двох підстанцій, кожна з яких містить силовий трансформатор, одна із систем трифазних обмоток якого має затискач нульової фази і затискачі лінійних фаз, які приєднані до лінійних фаз лінії електричної мережі, та пристрій для відводу майже (квазі) постійних струмів, індукованих геомагнітними бурями, від силового трансформатора, причому затискачі лінійних фаз пристрою для відводу майже постійних струмів приєднані до проводів лінійних фаз трифазної електричної мережі кожної підстанції, а затискач нульової фази пристрою для відводу майже постійних струмів приєднаний до контуру заземлення кожної підстанції, при цьому кожен пристрій для відводу майже постійних струмів містить дві системи трифазних обмоток, одна із яких ввімкнена у зірку, а друга у розімкнений трикутник, при чому виводи зірки приєднані до лінійних фаз трифазної мережі, вивід середньої точки зірки приєднаний до першого виводу кола розімкнутого трикутника, другий вивід якого приєднано до контуру заземлення. Для запобігання проходженню гармонік струмів у колі заземлення силового трансформатора між затискачем нульової фази силового трансформатора ввімкнений фільтр-пробка гармонік струмів кратних трьом. Для забезпечення розв'язки розмагнічуючих обмоток від струмів вищих гармонік у колах заземлення пристрою для відводу майже постійних струмів, індукованих геомагнітними бурями, застосовані фільтр струмів вищих гармонік та реактор. Недолік прототипу - велика встановлена потужність пристрою для відводу квазіпостійних струмів, викликаних геомагнітною бурею, порушення пофазної симетрії процесу розмагнічування у стрижнях та ярмі магнітопроводу, а також виникнення явищ спонтанного посту 5 пово наростаючого намагнічування стрижнів магнітопроводу. У зв'язку з указаними недоліками прототипу була поставлена задача: зменшити встановлену потужності пристрою для відводу квазіпостійних струмів, викликаних геомагнітною бурею, усунути пофазну несиметрії процесу розмагнічування стрижнів та ярма магнітопроводу, а також уникнути спонтанного намагнічування магнітопроводу. Поставлена задача досягнута шляхом повного відведення майже постійних струмів, індукованих геомагнітною бурею, від силового трансформатора і пропускання їх через фільтр нульової послідовності, а саме тим, що: - до трифазної електричної мережі із захистом від геомагнітних бур, яка містить повітряну лінію електричної мережі, приєднану принаймні до двох підстанцій, кожна з яких містить силовий трансформатор, одна із систем трифазних обмоток якого має затискач нульової фази і затискачі лінійних фаз, які приєднані до лінійних фаз лінії електричної мережі, та пристрій для відводу майже постійних струмів, індукованих геомагнітними бурями, від силового трансформатора, причому затискачі лінійних фаз пристрою для відводу майже постійних струмів приєднані до проводів лінійних фаз трифазної електричної мережі кожної підстанції, а затискач нульової фази пристрою для відводу майже постійних струмів приєднаний до контуру заземлення кожної підстанції, - до кожної підстанції трифазної електричної мережі додано фільтр струмів нульової послідовності або комбінація з двох фільтрів, виводи лінійних фаз яких приєднані до затискачів лінійних фаз трифазної електричної мережі та силового трансформатора, а вивід їх нульової фази приєднаний до контуру заземлення, при цьому фільтр струмів нульової послідовності або комбінація з двох фільтрів виконують функції пристрою для відводу майже постійних струмів. Принаймні до однієї підстанції додано однополюсний розчеплювач та блок керування ним, при чому перший вивід розчеплювача приєднано до затискача нульової фази силового трансформатора, а другий вивід розчеплювача приєднаний до контуру заземлення підстанції. Фільтр струмів нульової послідовності виконано за схемою "трифазний піврогач", при якій фільтр містить тристрижневий магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщено три обмотки, кількість витків яких складає відношення 2:1:1, причому перша з них, що має подвійну кількість витків, є намагнічуючою, а дві інші розмагнічуючими, кожна намагнічуюча обмотка з'єднана з розмагнічуючою обмоткою однойменними виводами, а розмагнічуючі обмотки можуть з'єднуватись між собою різнойменними виводами, кожні три обмотки, розміщені на різних стрижнях магнітопроводу, між собою з'єднані послідовно і утворюють ланцюг, три такі ланцюги між собою з'єднані в зірку, промені якої приєднані до затискачів лінійних фаз лінії трифазної електричної мережі та силового трансформатора, а спільна точка променів зірки приєднана до контуру заземлення. 94006 6 Фільтр струмів нульової послідовності виконано у вигляді трьох однофазних трансформаторів, обмотки яких ввімкнені, наприклад, за схемою "трифазний піврогач". Фільтр струмів нульової послідовності виконано у вигляді трифазного автотрансформатора, на кожному стрижні якого розташовані дві обмотки, причому обмотки всіх стрижнів ввімкнені в симетричний зиґзаґ. Фільтр струмів нульової послідовності виконано у вигляді трифазного автотрансформатора, на кожному стрижні якого розташовані дві обмотки, причому обмотки всіх стрижнів ввімкнені в несиметричний зиґзаґ (за лямдоподібною схемою). До мережі додано три додаткові обмотки, розташовані по одній на кожному стрижні пристрою для відводу майже постійних струмів, додаткові обмотки ввімкнені між собою послідовно у розімкнутий трикутник з утворенням одного додаткового послідовного з'єднання трьох обмоток, перший вивід якого приєднаний до спільної точки зірки фільтру струмів нульової послідовності, а другий вивід додаткового послідовного з'єднання трьох обмоток приєднано до затискача контуру заземлення. Бак пристрою для відводу майже постійних струмів зорієнтований так, що напрямок горизонтальної проекції силових магнітних ліній земного магнітного поля перпендикулярний до напрямку розташування ярма пристрою для відводу майже постійних струмів. Суть винаходу пояснена на кресленнях, поданих на фіг. 1-7. На фіг. 1 подана принципова схема трифазної електричної мережі фільтрами струмів нульової послідовності. На фіг. 2 показана принципова схема трифазної електричної мережі з розчеплювачами у колах нульових фаз силових трансформаторів. На фіг. 3 представлена принципова схема фільтру струмів нульової послідовності, виконаного за схемою "трифазний піврогач". На фіг. 4 показана принципова схема фільтру струмів нульової послідовності, виконаного за схемою трьох однофазних трансформаторів, обмотки якого ввімкнені у зиґзаґ. На фіг. 5 показана схема розподілу обмоток фіг. 4 на дві складові, розміщені на різних стрижнях двострижневого магнітопроводу. На фіг. 6 подана принципова схема фільтру струмів нульової послідовності, виконаного за схемою зиґзаґ. На фіг. 7 подана принципова схема фільтру струмів нульової послідовності, виконаного за схемою лямбда. На фіг. 8 представлена блок-схема пристрою для відводу майже постійних струмів, яка містить додаткові обмотки ввімкнені між собою послідовно у відкритий трикутник. На фіг. 9 показана принципова схема пристрою для відводу майже постійних струмів, яка містить додаткові обмотки ввімкнені між собою послідовно у відкритий трикутник. На фіг. 1 позначено: 1 та 11 - вхідні та вихідні затискачі силових трансформаторів 2 та 10 відпо 7 відно; 4 та 8 - фільтри струмів нульової послідовності; 6 - повітряна лінія трифазної електричної мережі; 5 та 7 - активна та індуктивна складові опору лінійного проводу; Rз та Lз - активна та індуктивна складові опору проводу повітряної лінії; 3 та 9 - контури заземлення передаючої та приймальної підстанцій; А1, В1, С1, 01 та А2, В2, С2 - затискачі лінійних та нульової фаз передаючої та приймальної підстанцій. На фіг. 2 позначено: 12 та 14 - розчіплювачі струмів нульової фази; 13 та 15 - блоки керування БК1 та БК2 розчіплювачами 12 та 14 відповідно; решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 1. На фіг. 3 позначено: 16 - магнітопровід фільтру струмів нульової послідовності; 17, 20, 23 - намагнічуючі обмотки першого, другого та третього стрижнів відповідно; 18 та 19, 21 та 22, 24 та 25 розмагнічуючі обмотки першого, другого та третього стрижнів відповідно; 26 - фільтр струмів нульової послідовності, виконаний за схемою "трифазний піврогач"; A3, В3, С3 та 03 - затискачі фільтру струмів нульової послідовності. На фіг. 4 позначено: А4, В4, С4 та 04 - затискачі лінійних та нульової фаз відповідно фільтру струмів нульової послідовності, виконаного на однофазних трансформаторах подібно до 28; 27 та 29, 30 та 31, 32 та 33 - обмотки однофазних трансформаторів подібно до 28; 34 - фільтр струмів нульової послідовності, виконаний на основі трьох однофазних трансформаторів за схемою зиґзаґ. На фіг. 5 позначено: 35 та 38 - частини обмотки 27 (фіг. 4); 36 та 37 - частини обмотки 29 (фіг. 4); 38 та 41 - виводи обмотки 27 (фіг. 4); 40 та 42 виводи обмотки 29 (фіг. 4). На фіг. 6 позначено: 43 та 44 - обмотки, розташовані на першому стрижні магнітопроводу; 45 та 46 - обмотки, розташовані на другому стрижні магнітопроводу; 47 та 48 обмотки, розташовані на третьому стрижні магнітопроводу; А5, В5, С5 та 05 - затискачі лінійних та нульової фаз; 49 - фільтр струмів нульової послідовності, виконаний на основі тристрижневого магнітопроводу за схемою зиґзаґ. На фіг. 7 позначено: 50 та 51 - обмотки, розташовані на першому стрижні магнітопроводу; 52 та 53 - обмотки, розташовані на другому стрижні магнітопроводу; 54 та 55 обмотки, розташовані на третьому стрижні магнітопроводу; А6, В6, С6 та 06 - затискачі лінійних та нульової фаз; 56 - фільтр струмів нульової послідовності, виконаний на основі тристрижневого магнітопроводу за схемою лямбда. На фіг. 8 позначено: 57, 58, 60 - додаткові обмотки, ввімкнені у розімкнений трикутник 61; 59 фільтр струмів нульової послідовності, який споряджений затискачами лінійних фаз А7 - С7, та затискачем нульової фази 07; 62 - пристрій для відводу майже постійних струмів. На фіг. 9 позначено: 63, 65, 66 - обмотки, розміщені на першому стрижні магнітопроводу; 64, 67, 68 - обмотки, розміщені на другому стрижні; 69, 71, 72 - обмотки, розміщені на третьому стрижні магнітопроводу; А8, В8, С8 - затискачі лінійних фаз пристрою для відводу майже постійних струмів; 09 - вивід нульової фази обмоток ввімкнених у зиґзаґ 94006 8 70; 010 - вивід нульової фази пристрою для відводу майже постійних струмів; 73 - додаткові обмотки увімкнені у розімкнений трикутник; 74 - пристрій для відводу майже постійних струмів. Склад і будова трифазної електричної мережі із захистом від геомагнітних бур. Трифазна електрична мережа містить (фіг. 1): повітряну лінію трифазної електричної мережі 6, принаймні два силові трансформатори 2 та 10, принаймні два контури заземлення 3 та 9, принаймні два фільтри струмів нульової послідовності 4 та 8. На кожній підстанції затискачі лінійних фаз , наприклад, А1, В1, С1 силового трансформатора, наприклад, 2 та пристрою для відводу майже постійних струмів, наприклад, 4 приєднані до проводів лінійних фаз лінії трифазної електричної мережі. Затискач нульової фази, наприклад, 01 пристрою для відводу майже постійних струмів, наприклад, 4 приєднаний до контуру заземлення, наприклад, 3. У варіантах виконання трифазної електричної мережі вона містить принаймні два розчеплювачі 12 та 14, споряджені блоками керування 13 та 15. Фільтр струмів нульової послідовності (фіг. 3) виконано за схемою "трифазний піврогач". Такий фільтр містить тристрижневий магнітопровід 16; на кожному стрижні магнітопроводу розміщено три обмотки. Наприклад, на першому стрижні розміщені обмотки 17, 18 та 19. Відношення кількості витків між обмотками складає 2:1:1. Якщо перша з них, наприклад, 17, що має подвійну кількість витків, є намагнічуючою, то дві інші 18 та 19 є розмагнічуючими. Кожна намагнічуюча обмотка, наприклад, 20 з'єднана з розмагнічуючою обмоткою 19 однойменними виводами, а розмагнічуючі обмотки можуть з'єднуватись між собою різнойменними виводами, наприклад, 24 та 19. Кожні три обмотки, розміщені на різних стрижнях магнітопроводу, наприклад, 18, 22 та 23 між собою з'єднані послідовно і утворюють ланцюг. Три такі ланцюги між собою з'єднані в зірку, промені якої приєднані до затискачів A3, В3, С3 лінійних фаз лінії трифазної електричної мережі. Спільна точка променів зірки приєднана до затискача 03. Можливість виконання фільтрів нульової послідовності на основі трьох однофазних трансформаторів показана на фіг. 4. Обмотки трьох однофазних трансформаторів, один з яких позначено числом 28, між собою утворюють трипроменеву зірку, спільна точка якої приєднана до затискача нульової фази 04, а промені приєднані до затискачів А4, В4, С4. Перший промінь утворюють обмотки 27 та 33, другий промінь утворюють обмотки 29 та 30, а третій промінь утворюють обмотки 31 та 32. Кожна з обмоток фільтру фіг. 4 складається з дві частин, які розміщені на двох стрижнях однофазного трансформатора (фіг. 5). Так, обмотка 27 (фіг. 4) складається з частин 35 та 38 (фіг. 5), а обмотка 29 (фіг. 4) складається із частин 36 та 37 (фіг. 5). Така будова зменшує потоки розсіювання та реактивні опори лінії передачі. На основі однофазних трансформаторів можуть бути виконані всі види фільтрів нульової послідовності, наприклад, "трифазний піврогач". Фільтр струмів нульової послідовності може бути виконаним на базі тристрижневого магнітоп 9 роводу, на кожному стрижні якого розташовані дві обмотки, причому обмотки всіх стрижнів ввімкнені в симетричний зиґзаґ (фіг. 6). Обмотки 43 та 48, обмотки 44 та 45, а також обмотки 46 та 47 утворюють три послідовні з'єднання, які між собою з'єднані в трипроменеву зірку, спільна точка якої приєднана до затискача 05, а інші виводи цих послідовних з'єднань приєднані до затискачів лінійних фаз А5, В5 та С5. Фільтр нульової послідовності 49 (фіг. 6) виконаний на тристрижневому магнітопроводі. Фільтр струмів нульової послідовності, показаний на фіг. 7, виконано у вигляді трифазного автотрансформатора, на кожному стрижні якого розташовані дві обмотки, причому обмотки всіх стрижнів ввімкнені в несиметричний зиґзаґ, який називаємо "-з'єднанням" (фіг. 7). Обмотки 50 та 55, 51 та 52, а також обмотки 53 та 54 утворюють три послідовні з'єднання, які між собою з'єднані в трипроменеву зірку, спільна точка якої приєднана до затискача 06, а інші виводи цих послідовних з'єднань приєднані до затискачів лінійних фаз А6, В6 та С6. Особливість цього фільтру нульової послідовності полягає у зниженні удвічі напруги ізоляції між обмотками 52 та 53, розташованими та середньому стрижні тристрижневого магнітопроводу. Указане зниження напруги підвищує надійність роботи обмоток 52 та 53, які мають гірші умови охолодження порівняно до обмоток, розташованих на крайніх стрижнях. Пристрій для відводу майже постійних струмів 62 (фіг. 8) містить фільтр струмів нульової послідовності 59 та три додаткові обмотки 57, 58, 60, розміщені по одній на кожному стрижні магнітопроводу і ввімкнені у розімкнений трикутник 61. Вивід 07 нульової фази фільтру струмів нульової послідовності приєднаний до першого виводу з'єднання додаткових обмоток у відкритий трикутник. Другий вивід з'єднання додаткових обмоток у відкритий трикутник приєднаний до затискача 08, призначеного для з'єднання з контуром заземлення підстанції. Затискачі лінійних фаз А7, В7, С7 призначені для приєднання до проводів лінійних фаз трифазної електричної мережі. На фіг. 9 показано один із варіантів виконання принципової схеми пристрою для відводу майже постійних струмів 74. Обмотки 63, 64, 65, 68, 69, 71 між собою з'єднані у зиґзаґ 70. Нульовий вивід 09 зиґзаґу приєднаний до першого виводу послідовного з'єднання обмоток 66, 67, 72 у розімкнутий трикутник 73, а другий вивід указаного послідовного з'єднання приєднаний до виводу 010 пристроїв для відводу майже постійних струмів 74. Робота трифазної електричної мережі із захистом від геомагнітних бур полягає у наступному. При відсутності геомагнітних бур силовий трансформатор 2, наприклад, передаючої підстанції передає зі входу 1 у лінію трифазної електричної мережі 6 трифазну систему струмів та напруг, які приймає і передає на вихід 11 силовий трансформатор 10. Майже (квазі) постійні струми при цьому не виникають і тому потреби у пристрої для відводу постійних струмів не виникає, а фільтри нульової послідовності 4 та 8 працюють практично в неробочому (холостому) ході, тому можуть бути 94006 10 відімкненими. При експлуатаційних процесах, особливо однофазних, потенціали баків трансформаторів підтримуються на рівні потенціалу землі. При цьому ізоляція обмоток трансформаторів Y/Yo утримується на рівні фазних напруг завдяки тому, що фільтри струмів нульової послідовності мають менший опір нульової послідовності ніж силові трансформатори. У таких режимах і під час профілактичних ремонтів потреби у приєднанні фільтрів нульової послідовності не виникає. Тому у таких режимах можуть бути ввімкнені нормально закриті однополюсні розчеплювачі 12 та 14, якими керують блоки керування 13 та 15. Під час геомагнітних бур, пов'язаних зі зміною індукції земного поля під впливом сонячного вітру, який несе до землі заряджені частинки, у колі з маршрутом «повітряна лінія трифазної мережі фільтр струмів нульової послідовності 4 - контур заземлення 3 - земля (опори Rз та Lз) - контур заземлення 9 - фільтр струмів нульової послідовності 8 - повітряна лінія трифазної мережі» циркулює постійний струм, величина та знак якого міняються з частотою, меншою частоти мережі на трип’ять порядків. Оскільки частота індукованого струму мала і напрямок струму змінюється рідко, то такий струм назвали майже (квазі) постійним. Цей струм не намагнічує силовий трансформатор, оскільки при розімкнених розчеплювачах 12 та 14 майже постійний не протікає через затискачі нульових фаз силових трансформаторах, оскільки ці трансформатори усунуті із маршруту протікання струмів нульової послідовності. Протікання майже постійного струму через фільтри струмів нульової послідовності не приводить до намагнічування їх магнітопроводів, оскільки при строгій симетрії лінійних фаз повітряної лінії кількість ампер-витків підмагнічуючих обмоток у вказаних фільтрах завжди дорівнює кількості ампер-витків розмагнічуючих обмоток. У варіанті виконання мережі при використання фільтру струмів нульової послідовності "трифазний піврогач" (фіг. 3) умовно намагнічуючими є обмотки 17, 20, 23, а умовно розмагнічуючими є обмотки 18, 19, 21, 22, 24, 25. Так, на лівому крайньому стрижні обмотка 17 намагнічує його, а обмотки 18 та 19 його розмагнічують. При ідеальній рівності намагнічуючих та розмагнічуючих ампервитків рівновага позитивних та негативних ампервитків є байдужою, що дозволяє проявлятися таким явищам як спонтанне намагнічування. У варіанті виконання мережі при використання фільтру струмів нульової послідовності за схемою зиґзаґ, виконаного з допомогою однофазних трансформаторів (фіг. 4) умовно намагнічуючими є обмотки 27, 30, 32, а умовно розмагнічуючими обмотки є 29, 31, 33. На лівому крайньому стрижні обмотка 27 намагнічує його, а обмотка 29 його розмагнічує. При виконанні фільтру струмів нульової послідовності за схемою зиґзаґ на тристрижневому магнітопроводі (фіг. 6) умовно намагнічуючими є обмотки 43, 45, 47, а умовно розмагнічуючими обмотки є 44, 46, 48. На лівому крайньому стрижні обмотка 43 намагнічує його, а обмотка 44 його розмагнічує. 11 У варіанті виконання мережі при використанні фільтру струмів нульової послідовності за схемою лямбда (фіг. 7) умовно намагнічуючими є обмотки 50, 52, 54, а умовно розмагнічуючими є обмотки 51, 53, 55. На лівому крайньому стрижні обмотка 50 намагнічує його, а обмотка 51 його розмагнічує. На фіг. 8 та фіг. 9 подані варіанти комбінованого виконання фільтрів струму нульової послідовності для відведення майже (квазі) постійних струмів, при якому намагнічування та розмагнічування проводиться у два етапи. У цих варіантах пристрої для відведення майже (квазі) постійних струмів складаються із двох різних за виконанням фільтрів нульової послідовності. На першому етапі компенсація намагнічуючих магнітних потоків проводиться у фільтрі струмів нульової послідовності 59 (фіг. 8) та 70 (фіг. 9). Принципова схема фільтру струмів нульової послідовності в 59 може бути виконана за схемами фіг. 3, фіг. 4, фіг. 6 та фіг. 7. Процес неповної взаємної компенсації магнітного потоку видно із фіг. 9, де фільтр 70 виконаний у вигляді зиґзаґу. Неповна компенсація має місце через нерівність обмоток. Так, обмотки 63, 68, 69 мають однакові кількості витків W63, W68, W69 відповідно. Аналогічно обмотки 64, 65, 71 мають також однакові кількості витків W64, W65, W71. W63=W68=W69; W64=W65=W71 (1) Відношення кількостей витків неоднакових обмоток подане як відношення р W63/W64=W63/W64=W63/W64=р (2) Через нерівність намагнічуючих та розмагнічуючих витків указаних обмоток розмагнічування на першому етапі в 70 може бути лише частковим. На другому етапі відбувається подальше розмагнічування, яке виконується в 61 трьома послідовно з'єднаними обмотками 57, 58 та 60 (фіг. 8), або в 70 трьома послідовно з'єднаними обмотками 66, 67 та 72 у розімкнений трикутник (фіг. 9). При ідеальній рівності намагнічуючих та розмагнічуючих витків рівновага позитивних та негативних ампер-витків є байдужою, що дозволяє проявлятися таким явищам як спонтанне намагнічування. Спонтанне порушення рівноваги може бути викликане залишковим намагнічуванням, властивостями доменів або впливом магнітного поля Землі. Рушієм порушення рівноваги може бути енергія Фермі. Магнітне екранування магнітопроводу баком має місце лише при незмінних магнітних потоках і не захищає магнітопровід при майже (квазі) змінних потоках. Тому бак пристрою для відводу майже постійних струмів має зорієнтований так, що напрямок горизонтальної проекції силових магнітних ліній земного магнітного поля перпендикулярний до напрямку розташування ярма пристрою для відводу майже постійних струмів. Порівняльна характеристика заявленої трифазної електричної мережі за відносною встановле 94006 12 ною потужністю пристрою для відведення майже постійних струмів дана у таблиці 1. Таблиця 1 Відносна встаВаріант виконання пристрою для новлена потужвідводу майже постійних струмів ність Зиґзаґ», «Лямбда» 1,155 «Трифазний пів рогач» 1,333 Прототип [9] 2,000 «Зиґзаґ», «Лямбда» з «Відкритим 1,2 до 1,9 трикутником» при р=2 Одначе описані фільтри нульової послідовності та вказаний прототип [9] мають недолік, пов'язаний з неідеальністю виконання симетрії трифазної електричної мережі. Арифметичний небаланс 1 струмів по фазах лінії мережі викликає розкомпенсацію 2 майже постійного магнітного поля у стрижнях та ярмі пристрою для відведення майже постійного струму. Чутливість до порушення рівноваги взаємної компенсації магнітних полів у магнітопроводі пристрою для відведення майже постійного струму оцінюється параметром К, з допомогою якого визначається кратність зменшення розкомпенсації намагнічування 2 при постійній величині приросту небалансу 1 струму в одній фазі по відношенню до іншої. К=2/1 (3) Коефіцієнт К характеризує здатність того чи іншого пристрою зменшувати накид реактивної потужності електричної мережі при однакових небалансах струмів мережі. К оцінює можливість виникнення постійних і квазізмінних незкомпенсованих струмів, а отже і некомпенсованих магнітних потоків у магнітопроводі за маршрутом "стриженьярмо-стрижень-ярмо". У таблиці 2 наведені пофазні значення К та середнє значення Кс для оцінки роботи пристроїв для відведення майже постійних струмів. Це дає можливість порівнювати різні варіанти виконання трифазної електричної мережі в умовах дії геомагнітних бур. Із порівняльної характеристики видно, що заявлена трифазна електрична мережа із захистом від геомагнітних бур с більш перспективною, оскільки в ній пристрій для відведення майже постійних струмів у всіх варіантах виконання маг меншу встановлену потужність, а отже меншу масу та габарити від прототип) (Таблиця 1). За чутливістю до порушення повної компенсації майже постійних магнітних потоків в стрижнях та ярмі магнітопроводу пристрою для відведення майже постійних струмів при геомагнітних бурях не поступається прототипу. 13 94006 14 Таблиця 2 Варіант виконання пристрою для відводу майже постійних струмів «Зиґзаґ», «Лямбда» «Трифазний пів рогач» Прототип [9] «Зиґзаґ». «Лямбда» з «Відкритим трикутником» при р=1,5 р=2 р=3 р=5 р=6 Отже заявлена трифазна електрична мережа: - може працювати при відсутності геомагнітних бур без пристрою для відведення майже постійних сіру мів, який підключається на початку геомагнітної бурі: - при дії геомагнітних бур: має меншу встановлену потужність, менш чутлива до спонтанного намагнічування магнітопроводу для відводу майже постійних струмів, має задовільну чутливість до небалансу струмів лінії трифазної електричної мережі. Список посилань 1. Веселовский О.Н. Михаил Осипович Доливо-Доброволский. -М.-Л., 1958, С.73, 265 с. 2. Музиченко О.Д., Музиченко Ю.О., Музиченко О.О. Фільтр струмів нульової послідовності. Патент України №34226А, Н 02 Н 007/08. Опубліковано 2001. Бюл. № 1. 3. Раrk В.J. The harmonic reduction apparatus which use the resonans the zero-fhase -squence impedanc. Міжнародний патент № WO 2005022716; МПК: H02J 3/01, H02J 3/18. Опубліковано 10.03.2005. 4. Музиченко О.Д., Музиченко Ю.О. Трифазна електрична мережа. Патент України № 56486, Н 02 J 3/00. Опубліковано 15.05/2003. Бюл. № 5. 2003. Стрижень 1 1,0 1,0 0,67 К Стрижень 2 -1,0 -0,5 -0,33 Стрижень 3 0,0 -0,5 -0,33 Кс 1,33 1,0 0,67 0,22 -0,11 -0,78 0,67 0,33 0,44 0,54 0,55 -0,17 -0,22 -0,27 -0,28 -0,56 -0,50 -0,47 -0,44 0,67 0,67 0,67 0,67 5. Karlsson M., Wolpert T. Stable artificial neutral point in a three phase network of single phase rectifiers. US Patent № 6,466,466. МПК Н02М 1/14. Опубліковано 15.10.2002. 6. Bottller G.W., Yu L.Y. Transformer protection system for protecting source transformers from ill effects of zero-sequence currents. US Patent № 5,790,356. МПК Н02Н 3/00. Опубліковано 4.08.1998. 7. AF Klercker Alakula M, Lindhal S. O. R. Method and equipment for the protection of power system against geomagnecally induced currents. US Patent № 2007/0217103. МПК Н02Н 9/00. Опубліковано 20.09.2007. 8. AF Klercker Alakula M. Transformer with protection against direct current magnetization caused by zero sequence current. US Patent № 7,432,699. МПК G01R 15/18. Опубліковано 7.10.2008. 9. AF Klercker Alakula M., Lindhal S. Method and equipment for the protection of power system against geomagnecally induced currents. US Patent № 7,489,485 МПК Н03Н 7/04. Опубліковано 10.02.2009. 15 94006 16 17 94006 18 19 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 94006 Підписне 20 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601