Пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів в аварійних режимах у мережах нейтралі з ефективним і глухим заземленням нейтралі

Пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів при аварійних режимах в мережах з ефективним та глухим заземленням нейтралі, що містить силовий трансформатор, первинна обмотка якого з'єднана у вигляді зірки, а вторинна обмотка з'єднана в трикутник, реактор, який заземляє, комутаційні апарати, трансформатори струму, трифазний трансформатор напруги контролю ізоляції, високовольтна обмотка якого з'єднана за схемою зірки з глухим заземленням нейтралі, а низьковольтна обмотка з'єднана за схемою розімкнутого трикутника, який відрізняється тим, що реактор, що заземлює високовольтним вводом, U 2 (19) 1 3 15738 4 резонансні явища між результуючими індуктивнісявищ і довготривалих коливальних процесів між тю електрообладнання та ємністю електричної результуючими індуктивністю обмоток силового мережі безпосередньо у місці короткого замикантрансформатора і ємністю живлячих електричних ня, що теж призводить до відказу у роботі комутамереж, що призводить до недопустимого підвиційних апаратів з виникненням неповно фазних щення напруги на ізоляції нейтралі., виникненню режимів живлення споживачів. «кілометричного ефекту» при відключеннях невНеобхідно відмітити виникнення ферорезонадале них однофазних коротких замиканій., а віднсних явищ, що виникають при повних знеструмповідно можливому появленню неповнофазних леннях систем шин с електромагнітними трансфорежимів живлення., зниженню ефективності зазерматорами напруги контролю ізоляції за млення нейтралі з можливим виникненням передопомогою повітряних вимикачів з ємнісними рознапруг при дугових замиканнях і ферорезонансних поділювачами на відокремлювачах. явищах при повному знеструмлюванні системи У процесі аварійних відключень і розвитку шин. аварії в циклічно - каскадній послідовності можлиНайбільш близьким к рішенню, що заявляєтьва виділення частки мережі зі зниженою ефектився, є пристрій для обмежування перенапруги та ністю заземлення нейтралі, що призводить к небеструму короткого замикання на високовольтних зпечним перенапругам при дугових замиканнях на підстанціях [A.c. СРСР №907682 Устройство для землю, що в свою чергу є причиною так званого « ограничения перенапряжений и токов короткого перекидання фаз сеті» яке призводить к виникзамыкания на високовольтной подстанции ненню небезпечних величин не тільки в фазних, Опуб.2302.82, Бюл. 7], що містить захисний розряале і в лінійних напружень. дник, який приєднаний безпосередньо до нейтралі Крім того, необхідно відмітити кумулятивний первинної обмотки силового трансформатора, ефект, який призводить до пошкоджень внутрішвторинна обмотка якого з'єднана у трикутник, дроньої і перекриттям зовнішньої ізоляції електрообсель насичення, який пов'язаний з нейтраллю траладнання. У результаті багатократного впливу нсформатора, та лінійні комутаційні апарати, привнутрішньої перенапруги, що не перевищує допусчому дросель насичення виконаний з відпайками, тимих випробувальних величин. а силовий трансформатор має додаткову обмотку, Особливо негативні впливи вищевказаного що вмикнена в розсічку обмотки, яка об'єднана в ефекту виникають при зниженні рівня діелектричтрикутник., один з виводів якої приєднаний к відної міцності зовнішньої ізоляції, яка забруднена пайці дроселя насичення, а другий - к його виводу, промисловими викидами у період густої мряки та який заземлений. дощую, який моросить. Недоліком такого пристрою є неможливість Відомий пристрій для заземлення нейтралі глухого заземлення нейтралі первинної обмотки трансформатора, який знижує комутаційні перенасилового трансформатора і металічного замиканпруги і підвищує ефективність обмеження однофаня виводів його вторинної обмотки для обмежузних струмів короткого замикання [A.c. СРСР вання внутрішньої перенапруги до небезпечних №864423 Устройство для ограничения токов коровеличин з врахуванням комутаційного ефекту і ткого замыкания и перенапряжений на високовозабруднення зовнішньої ізоляції електрообладльтной подстанции Опуб.15.09.81, Бюл. 34] яке нання промисловими уносами, а також недостатнє містить реактор, який насичується, обмотка змінобмеження однофазних токів короткого замикання ного струму якого включена до нейтралі первинної у в зв'язку зі зниженням результуючій величини обмотки, а обмотка керування з'єднана з джереопору в нейтралі первинної обмотки при паралелом постійного струму, він має захисний проміжок, льному з'єднанні тільки частки обмотки дроселя трансформатор струму і швидкодіючий автомат. насичення з додатковою обмоткою між виводами Захисний проміжок і трансформатор струму вклювторинної обмотки вказаного трансформатора. чені в ланцюг обмотки змінного струму, причому Крім того, прототип має електромагнітну інерконтакт, який замикає швидкодіючий автомат з'єдційність при переході від режиму обмеження внутнаний паралельно захисному проміжку, а контакт, рішньої перенапруги к режиму обмеження однощо розмикає, автомата гасіння поля з'єднаний в фазних токів короткого замикання до їх ланцюг обмотки керування. відключення лінійними комутаційними апаратами, Недоліком вказаного пристрою використання робота котрих у таких випадках ускладнюється при джерела змінного струму для дроселя насичуванвиникненні вищевказаних аварійних режимах. ня і його приєднання до нейтралі силового трансВ основу корисної моделі поставлено задачу форматора через іскровий проміжок, при пробої розробити пристрій обмеження параметрів електкотрого виникає перенапруга високих частот, що ромагнітних процесів при аварійних режимах в порушує рівномірний розподіл напруги між виткамережах з ефективним і глухим заземленням нейми в котушках і котушками в обмотках, а також між тралі, який шляхом підключення реактора, що заобмотками вказаного трансформатора. землює, високовольтним вводом через комутаційКрім того, попередньо насичений реактор не ний апарат, який заземлює, до нейтралі первинної обмежує однофазний струм короткого замикання обмотки силового трансформатора і низьковольтна землю до його небезпечної величини, а відпоним вводом через первинну обмотку трансформавідно не забезпечує зниження динамічних та тептора струму до землі, причому паралельно реаклових впливів на обмотки трансформатора та їх тору, який заземлений, приєднані виводи ізоляції відповідно. вторинної обмотки силового трансформатора, яка У перехідних режимах насичення реактора з'єднана за схемою розімкнутого трикутника, і шуможлива поява високочастотних резонансних нтованого комутаційного апарату, який дозволяє 5 15738 6 забезпечити підвищення його комплексної ефекного трансформатора напруги через реле напруги тивності по обмеженню параметрів електромагніті загальне проміжне реле, що забезпечує роботу них процесів, що забезпечує безпеку величин внушунтованого комутаційного апарату. трішніх перенапружень, перехідних, коливальних, На Фіг.1 зображено принципову електричну резонансних і ферорезонансних явищ при гармосхему запропонованого пристрою. нічних, промислових і субгармонійних частотах, Пристрій містить високовольтну обмотку 1 ситакож струмів однофазних коротких замикань з лового трансформатору 2 з виведеною нейтралодночасним скороченням часу їх впливу і виклюлю, яка з'єднана з землею і здійснює через одночення вірогідності розвитку аварійних режимів у фазний комутаційний апарат 3, що заземлює, циклічно - каскадній послідовності , забезпечення реактор 4, який заземляє та первинну обмотку надійності роботи релейного захисту, автоматики і трансформатора струму 5. Між вказаною нейтралтелемеханіки , та спрощення конструкції. лю і землею приєднано однофазний трансформаКерування комутаційним апаратом, який зазетор напруги 6, а паралельно реактору 4, приєднані млений, здійснюють за допомогою реле струму, своїми виводами вторинна обмотка 7 силового який з'єднаний з вторинними ланцюгами вказаного трансформатора 2 і шунтований комутаційний трансформатора струму, і відповідного проміжного апарат 8. Високовольтна обмотка 9 трифазного реле, а керування шунтованим комутаційним апатрансформатора напруги контролю ізоляції 10 має ратом здійснюють за допомогою реле струму у глухе заземлення нейтралі, що виведена, через вторинному ланцюгу трансформатора струму в первинну обмотку трансформатора струму 11, а нейтралі високовольтних обмоток трансформатойого низьковольтна обмотка 12 з'єднана за схера напруги контролю ізоляції, а також реле напрумою розімкнутого трикутника. жень між виводами низьковольтної обмотки вказаПристрій має ланцюг струму керування від ного трансформатора, з'єднаного за схемою вторинних ланцюгів трансформатора струму 5 у розімкнутого трикутника, і низьковольтної обмотки нейтралі обмоток силового трансформатора 2 , однофазного трансформатора напруги в нейтралі послідовно з'єднані реле струму 13 і проміжне репервинної обмотки силового трансформатора челе 14, що забезпечує роботу комутаційного апарарез загальне проміжне реле. ту 8, який заземляє, комбінований ланцюг керуПристрій обмеження параметрів електромагнівання від вторинних ланцюгів трансформатора тних процесів при аварійних режимах в мережах з струму 15, а також від вторинних ланцюгів одноефективним і глухим заземленням нейтралі 110фазного трансформатора напруги 6 і розімкнутих 220кВ і 330-750кВ має: виводів низьковольтної обмотки трансформатора - силовий трансформатор, первинна обмотка контролю ізоляції 10 через реле напружень 16 та якого з'єднана в зірку з нейтраллю, яка виведена, 17 відповідно, і загальне проміжне реле 18, що а вторинна обмотка з'єднана за схемою розімкнузабезпечує роботу шунтованого комутаційного того трикутника; апарату 8. - трифазний трансформатор напруги контролю При нормальних режимах роботи електричної ізоляції, високовольтна обмотка якого з'єднана за мережі комутаційний апарат 3, який заземляє, схемою зірки з глухим заземленням нейтралі, а включений, а шунтований комутаційний апарат 8 низьковольтна обмотка з'єднана за схемою розівідключений. Завдяки реактору 4, який заземляє в мкнутого трикутника; нейтралі 2 первинних обмоток 1 силового транс- однофазний трансформатор напруги, висоформатора 2 і приєднаний розімкнутий вивід його ковольтна обмотка якого з'єднана між нейтраллю вторинної обмотки 7 до виводів реактора 4, що первинної обмотки силового трансформатора і заземлює, підвищується ефективність обмеження землею, а низьковольтна обмотка - розімкнена; до регламентуючих величин однофазних струмів - реактор, що заземлює, підключений до нейткороткого замикання в момент їх появи в мережах ралі силового трансформатора через з'єднаний електропередач. Одночасне необхідно відмітити, послідовно з комутаційний апаратом, який заземщо паралельно з'єднання реактора 4, який заземлює, і приєднаний к контуру «земля», що заземляє, і вторинної обмотки 7, забезпечує необхідні ляє, через первинну обмотку трансформатора вимоги по ефективності заземлення нейтралі перструму; винної обмотки 1 силового трансформатора з ме- шунтований комутаційний апарат між вивотою обмеження внутрішніх перенапружень до бездами вторинної обмотки силового трансформатопечних величин в момент їх виникнення. ра, яка приєднана паралельно реактору, який заПри виникненні однофазних токів короткого земляє; замикання підвищених величин безпосередньо на - трансформатор струму в нейтралі високовоживлячих системах шин підвищуються струми у льтних обмоток трифазного трансформатора навторинних ланцюгах трансформатора струму 5, пруги; що приводить до спрацювання реле струму 13 і - ланцюг керування струму від вторинних ланпроміжного реле 14 з послідуючим відключенням цюгів трансформатора струму в нейтралі силового комутаційного апарату 3, який заземляє, що притрансформатора, що містить послідовно з'єднані водить нейтраль первинних обмоток 1 силового струмові та проміжні реле, що забезпечують роботрансформатора 2 в ізольований режим, що зату комутаційного апарату, який заземляє; безпечує більш ефективне зниження величин вка- комбінований ланцюг керування від вторинзаних струмів, а відповідно збереження динамічної них ланцюгів трансформатора струму в нейтралі стійкості електрообладнання , особливо силових трифазного трансформатора напруги через реле трансформаторів, з успішною роботою комутаційструму, а також від вторинних ланцюгів однофазних апаратів при відключеннях коротких замикань. 7 15738 8 При виникненні внутрішніх перенапруг в елеквідокремлювачах на однофазних повітряних вимитричних мережах у результаті «кілометричних качах з індуктивністю фаз, однофазних трансфорефектів» і високочастотних резонансних явищ при маторів напружень контролю ізоляції, що є резульнеповнофазних режимах живлення або несиметтатом. ричних струмах короткого замикання, що призвоДовгодіючі ферорезонансні явища у багатьох дять до коливальних процесів, які в свою чергу випадках е причиною багатомісних дугових замипризводять до перевищення напруги, що поновкань, які призводять до розвитку аварійних режилюють, на контактах повітряних вимикачів, які розмів в циклічно-каскадній послідовності. Вказані ходяться, над напругою діелектричної міцності ферорезонансні явища призводять до перенасиізоляції гасильних камер, а відповідно виникненню чення магнітної системи трифазного трансформадовготривалих холостих режимів силових транстора напруги контролю ізоляції з одночасним зниформаторів і мереж електропередач, між виводаженням індуктивних опорів його високовольтних ми низьковольтної обмотки 12 трансформатора обмоток 9 і появленню в нейтралі 10, а відповідно напруги контролю ізоляції виникає напруга нульов обмотках трансформатора струму 11 підвищених вої послідовності 3Uo. Вказана напруга призводить струмів, що призводять до спрацювання реле до спрацювання реле напруги 17 і проміжного реструму 15, проміжного реле 18 і знову до глухого ле 18 з послідовним включенням шунтованого заземлення нейтралі з одночасним замиканням комутаційного апарату 8, що забезпечує повне виводів вторинної обмотки силового трансшунтування реактора 4, який заземляє і виводів форматора. вторинної обмотки 7 силового трансформатора, а Наведені режими роботи запропонованого також глухе заземлення нейтралі первинних обмопристрою не виключають його ефективного функток 1 силового трансформатора, через включені і ціонування при складних аварійних режимах, при послідовно з'єднані комутаційні апарати 3 і 8. Глуяких можливі чергування однофазних токів коротхе заземлення нейтралі первинної обмотки і замикого замикання і внутрішніх перенапруг завдяки кання виводів вторинної обмотки силового трансможливості переходу із одного стану в друге пракформатора забезпечують в комплексі внутрішніх тично без витримки часу. перенапруг при вказаних аварійних режимах до При зникненні вказаних аварійних режимів безпечних величин. схема запропонованого пристрою повертається до Можливе виникнення вказаних перенапруг початкового стану автоматично. безпосередньо між нейтраллю первинної обмотки Внутрішні перенапруги і однофазні струми ко1 силового трансформатор і землею, які впливароткого замикання є взаємовиключними аварійниють безпосередньо і одночасно на ізоляцію вказами режимами, що підвищує не тільки технічну але і ної нейтралі вторинної обмотки 7 і реактора 4, економічну ефективності запропонованого приякий заземляє. У такому випадку виникає напруга строю. у вторинних ланцюгах трансформатора напруги 6, Таким чином, запропонований пристрій діє у яка до спрацювання реле напруги 16 і проміжного функціональній залежності від реально виникаюреле 18 з послідовним включенням шунтованого чих аварійних режимів в розподіляючих і магістракомутаційного апарату 8, а відповідно глухому зальних мережах напружень, завдяки забезпеченню земленню нейтралі і замиканню виводів вторинної магнітної сумісності з одночасним ефектом симетобмотки силового трансформатора. рірування мереж при аварійних коливаннях, відхиПри роботі пристрою в процесі відключення леннях, несиметрії і несинусоїдальності не тільки однофазного струму короткого замикання, що вивисокочастотних напружень але і струмів повністю никає безпосередньо на системі шин, що вживлювиключає можливість розвитку аварійних режимів ють, можливе виникнення ферорезонансних явищ в циклічно-каскадній послідовності. у результаті зниження ефективності заземлення Таким чином, запропоноване рішення відповінейтралі, сумірності ємності, що є результатом на дає критеріям корисної моделі. Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 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