Комбінований пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у високовольтній і низьковольтній мережі

Комбінований пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у високовольтній і низьковольтній мережі, що містить трансформаторно-реакторний захисний пристрій, первинна обмотка якого з'єднана за схемою "зірка" з виведеною нейтраллю, а вторинна обмотка за схемою розімкнутий "трикутник", причому обидві обмотки високовольтні, реактор, з'єднаний з виводами розімкнутого ланцюга вторинної обмотки і при цьому високовольтним уводом - з нейтраллю, а низьковольтним уводом - з заземлюючим контуром через послідовно з'єднані первинну обмотку трансформатора струму і заземлюючий опір, шунтуючий паралельно підімкненим комутаційним апаратом, первинну обмотку трансформатора струму в ланцюзі вторинної обмотки, шунтуючий опір паралельно реактору, підключений послідовно з'єднаним комутаційним апаратом, високовольтну обмотку однофазного трансформатора напруги в нейтралі первинної обмотки і ланцюга керування у вторинних обмотках трансформаторів струму, що містять струмові і проміжні реле, які виконані з можливістю забезпечення вимикання заземлюючого комутаційного апарата, і ланцюг керування у вторинній обмотці трансформатора напруги, яка містить реле напруги і проміжне реле, які виконані з можливістю забезпечення вмикання шунтуючого комутаційного апарата, трансформатор власних потреб, високовольтна і низьковольтна обмотки якого з'єднані за схемою "зірка" з ізольованою і глухозаземленою нейтралями відповідно, причому нейтраль низьковольтної обмотки з'єднана безпосередньо з нульовим робочим N і захисним РЕ проводами при наявності в фазах L1, L2, L3 підімкнених послідовно запобіжників і реакторів, трансформатор напруги контроля ізоляції з глухим заземленням нейтралі високовольтних обмоток і пристрій для захисту від перенапруг багатофазних ланцюгів з ізольованою 2 (19) 1 3 Корисна модель відноситься до галузі електротехніки, зокрема до захисту від грозових і внутрішніх перенапруг, ємнісної компенсації однофазних струмів замикання та обмеженню струмів КЗ до безпечних величин у високовольтних і низьковольтних мережах. Відомо комбінований пристрій для захисту від грозових і внутрішніх перенапруг міжфазних ланцюгів з ізольованою нейтраллю [1], що забезпечує функціональний взаємозв'язок між захисними функціями традиційних розрядників з іскровими проміжками, що підключаються на фазні і лінійні напруги з наявністю загальних елементів у конструкції. Але величини електричних характеристик пробивних напруг елементів при впливах грозових імпульсів і високочастотних перенапруг не виключають їхніх впливів на ізоляцію не тільки високовольтного, але і низьковольтного обладнання. Відомо пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у високовольтних мережах [2], прийнятий за прототип, підключений до живлючої секції і містить трансформаторнореакторний захисний пристрій із первинною і вторинною високовольтними обмотками, компенсуючим реактором у нейтралі первинної обмотки, шунтуючим розімкнуті виводи вторинної обмотки з наявністю в його заземлюючому виводі первинної обмотки трансформатора струму і заземлюючого резистора, що шунтується підімкненим заземлюючим комутаційним апаратом, і первинної обмотки трансформатора струму в ланцюзі вторинної обмотки з ланцюгами керування у вторинних обмотках зазначених трансформаторів, що містять струмові і проміжні реле, які впливають на комутацію зазначеного заземлюючого комутаційного апарата. Однофазний трансформатор напруги з високовольтною обмоткою у нейтралі первинної обмотки пристрою з реле напруги між виводами його низьковольтної обмотки і проміжним реле, що впливають на підімкнення шунтуючого резистора паралельно реактору і вторинної обмотки за допомогою послідовно підімкненого комутаційного апарата. Недоліки приведеного захисного пристрою полягають у тому, що обмеження внутрішніх перенапруг на стороні високої напруги живлючого силового трансформатора при більш ефективному обмеженні грозових імпульсів і високочастотних перенапруг не виключають їхню трансформацію в мережу низької напруги при існуючих ємнісних зв'язках між високовольтними і низьковольтними обмотками з виникненнями перехідних і коливальних процесів на живлючій секції, із неприпустимими відхиленнями регламентуючих параметрів якості електричної енергії, а отже підвищенням електричних втрат. В основу корисної моделі поставлена задача розробки комбінованого пристрою обмеження параметрів електромагнітних процесів у високовольтній і низьковольтній мережі, який підвищує надійність існуючого обладнання. 26093 4 Розв'язання поставленої задачі забезпечує комбінований пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у високовольтній і низьковольтній мережі, що містить трансформаторно-реакторний захисний пристрій, первинна обмотка якого з'єднана за схемою "зірка" з виведеною нейтраллю, а вторинна обмотка за схемою розімкнутий "трикутник", причому обидві обмотки високовольтні, реактор, з'єднаний з виводами розімкнутого ланцюга вторинної обмотки і при цьому високовольтним уводом - з нейтраллю, а низьковольтним уводом - з заземлюючим контуром через послідовно з'єднані первинну обмотку трансформатора струму і заземлюючий опір, шунтуючий паралельно підімкненим комутаційним апаратом, первинну обмотку трансформатора струму в ланцюзі вторинної обмотки, шунтуючий опір паралельно реактору, підключений послідовно з'єднаним комутаційним апаратом, високовольтну обмотку однофазного трансформатора напруги в нейтралі первинної обмотки і ланцюга керування у вторинних обмотках трансформаторів струму, що містять струмові і проміжні реле, які забезпечують вимикання заземлюючого комутаційного апарата, і ланцюг керування у вторинній обмотці трансформатора напруги, яка містить реле напруги і проміжне реле, які забезпечують вмикання шунтуючого комутаційного апарата, трансформатор власних потреб, високовольтна і низьковольтна обмотки якого з'єднані за схемою "зірка" з ізольованою і глухозаземленою нейтралями відповідно, причому нейтраль низьковольтної обмотки з'єднана безпосередньо з нульовим робочим N і захисним РЕ проводами при наявності в фазах L1, L2, L3 підімкнених послідовно запобіжників і реакторів, трансформатор напруги контроля ізоляції с глухим заземленням нейтралі високовольтних обмоток і пристрій для захисту від перенапруг багатофазних ланцюгів з ізольованою нейтраллю, який містить елементи з іскровими проміжками і нелінійними опорами в фазах і лінійних напругах при наявності половини загальних елементів між ними, за рахунок того, що містить у низьковольтній мережі безпосереднє електричне з'єднання нейтралі з нульовим робочим і захисним нульовим проводом, який використаний для підімк-нення до нього нейтралей фазних обмежувачів перенапруг, підімкнених після запобіжників у фазах і конденсаторів - після фазних реакторів відповідно, а між робочим і захисним нульовими проводами підімкнений після конденсаторів, наприкінці живлючої мережі, обмежувач перенапруг. Технічний результат, що досягається при використанні корисної моделі: - обмеження до безпечних величин параметрів електромагнітних процесів усього спектра частот при виникненні ємнісних струмів замикання і внутрішніх перенапруг; - скорочення часу перехідних і усунення коливальних процесів у високовольтних і низьковольтних електричних мережах. На фігурі зображена принципова електрична схема запропонованого пристрою, що містить дві 5 26093 6 із можливістю виникнення неповнофазних режимів високовольтні обмотки. Первинна обмотка 1 з'єдживлення споживачів у зв'язку з наявністю електнана за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю 2 і ричного зв'язку 2 між нейтралями зазначеної перпідключається комутаційним апаратом 3 до живвинної обмотки і високовольтної обмотки 23 із колючої секції 4, а вторинна обмотка 5 з'єднана за мутаційним апаратом 24 силового схемою розімкнутий "трикутник". Компенсуючий трансформатора власних потреб і наявністю опореактор 6 підімкнений безпосередньо між виводару 25 у її нейтралі. ми вторинної обмотки з паралельним підімкненням При зазначених режимах напруги промислової до нього шунтуючого опору 7 за допомогою послічастоти на неушкоджених фазах і в нейтралі медовно з'єднаного комутаційного апарата 8, причорежі не перевищують лінійних і фазної напруг відму увід реактора підімкнений одночасно до нейтповідно, що виключає необхідність роботи інших ралі первинної обмотки, а вивід через опір 9 або захисних елементів у мережах високої і низької паралельно підімкнений заземлюючий комутаційнапруг, тобто пристрій знаходиться в режимі очікуний апарат 10 безпосередньо до заземлюючого вання. контуру. У ланцюг вторинної обмотки і вивід реакНайбільше небезпечні величини внутрішніх тора включені трансформатори струму з первинперенапруг високих частот виникають при дугових ною 11 і вторинною 12 обмотками, реле струму 13 замиканнях фази на землю, особливо в мережах, і проміжне реле 14, а також з аналогічними обмотщо живлять дугові і рудно-термічні печі, що досяками 15, 16 і реле струму 17 із проміжним реле 18, гають неприпустимих величин до 5,5-6,5 і 2,7-3,5 причому ланцюги керування, що впливають на фазних напруг на неушкоджених фазах і в нейтравідключення заземлюючого комутаційного апарата лі мережі відповідно. з'єднані паралельно. Високовольтна обмотка 19 В першу мить виникнення фазні дугові переоднофазного трансформатора напруги підімкнена напруги обмежуються до безпечних величин нелібезпосередньо до нейтралі первинної обмотки, а нійними обмежувачами перенапруг 29, а перенапміж виводами його низьковольтної обмотки 20 піруги в нейтралі живлючої мережі вже дімкнене реле напруги 21 із проміжним реле 22, обмежуються віщевказаними елементами прищо впливають на вмикання шунтуючого комутастрою, в той час як ефективність компенсації дугоційного апарата. Високовольтна обмотка 23 силових замикань за допомогою компенсуючого реаквого трансформатора власних потреб підімкнена тора з його линійною вольт-амперною до живлючої секції комутаційним апаратом 24 з характеристикою, та ще при виникненнях неповопором 25 у нейтралі, а високовольтна обмотка 26 нофазних режимів у результаті виникаючих перетрансформатора напруги контроля ізоляції підімкгорянь фаз, дуже проблематична, особливо при нена до зазначеної секції роз'єднувачем 27 із оповиникаючих режимах зміщення нейтралі мережі і ром 28 у нейтралі, причому заземлення зазначеявищах перекидання неушкоджених фаз. ного опору пов'язано електрично безпосередньо з З метою скорочення часу роботи нелінійних заземленням комбінованого обмежувача напруг елементів обмежувачів перенапруг при тривалих 29. Додатково до зазначеного реле напруги підімквпливах зазначених режимів здійснюється його нений ланцюг керування, що містить реле часу 30 і шунтування за допомогою паралельно з'єднаних проміжне реле 31, які забезпечують вмикання ковисоковольтних первинної обмотки трансформамутаційного апарата 32. Низьковольтна обмотка торно-реакторного пристрою та обмотки трансфо33 трансформатора власних потреб із фазами L1, рматора власних потреб завдяки вмиканню комуL2, L3 має глухе заземлення нейтралі 34, що з'єдтаційного апарата 32 від впливів напруги нане електрично безпосередньо з нульовим робонизьковольтної обмотки 20 однофазного трансфочим проводом N при наявності в зазначених фазах рматора напруги 19 через схему керування, що запобіжників 35 і реакторів 36, а нейтралі фазних містить реле перенапруги 21, реле часу 30 і прообмежувачів перенапруг 37, підімкнених після заміжне реле 31 з одночасним зниженням результупобіжників і захисних конденсаторів 38, підімкнеючої величини активного опору у нейтралі мережі них після реакторів, з'єднані електрично з нульозавдяки паралельному підімкненню опору 28 у вим захисним проводом РЕ, що має індивідуальне нейтраль високовольтної обмотки 26 трансформазаземлення 39, а між робочим і захисним нульотора напруги контролю ізоляції з роз'єднувачем 27 вими проводами підімкнений у кінці живлючої мепри випереджаючому по часу вмиканням комутарежі обмежувач перенапруг 40. ційного апарата 8 через схему керування з зазнаТрансформаторно-реакторний пристрій, що ченим реле напруги і проміжного реле 22, що запідключається за допомогою комутаційного апарабезпечує шунтування компенсуючого реактора та 3 до живлючої секції 4, забезпечує традиційну резистором 7. Але короткочасні перенапруги прокомпенсацію однофазних струмів замикання на мислової і можливо знижених частот можуть землю в регламентуючих режимах резонансу або трансформуватися в мережу низьковольтної обперекомпенсації за допомогою компенсуючого мотки 33 трансформатора власних потреб, проте реактора 6 при одночасній можливості його роботи глухе заземлення її нейтралі 34 одночасно з нув режимі недокомпенсації завдяки не тільки електльовим робочим проводом N і установка після ромагнітному, але й електричним з'єднанням між лінійних запобіжників 35 низьковольтних обмежупервинною 1 і вторинною 5 високовольтними обвачів перенапруг 37 між фазами L1, L2, L3 і нульомотками пристрою, включаючи зазначений реаквим захисним проводом РЕ до реакторів 36 знитор із глухим заземленням його виводу при вклюжують перенапруги до цілком безпечних величин, ченому комутаційному апараті 10, що виключають тому що заземлення 39 нульового захисного проможливість виникнення перенапруг на живлючій воду виконано індивідуально з максимально можсекції навіть при віддалених замиканнях у кабелях 7 26093 8 ливим низьким опором, виключаючим можливість чими величинами індуктивностей низьковольтних заносу небезпечних потенціалів із боку заземлююобмоток 33 силового трансформатора та обмежучого контуру підстанції при однофазних струмах вальних реакторів 36 із ємностями захисних конКЗ у розподільних мережах 110-150-220 кВ. денсаторів 38 при наявності обмежувачів перенаПроте можлива трансформація високочастотпруг 37. них перенапруг із високовольтної на низьковольтПідвищення якості електричної енергії в рену обмотку силового трансформатора власних зультаті зниження величин коливань і відхилень потреб за рахунок ємнісних зв'язків між зазначефазних напруг на стороні високої напруги забезними обмотками. Обмеження зазначених перенапечується безпосередньо зазначеними елементапруг на стороні низької напруги забезпечується ми трансформаторно-реакторного пристрою при конденсаторною установкою 38 теж між фазами їхніх функціональних зв'язках із опорами 25 і 28, L1, L2, L3 і проводом РЕ після реакторів з одночасщо працюють в індивідуальному або паралельноним одержанням додаткової ефективності обмему режимах. ження внутрішніх перенапруг завдяки утвореному Наявність конденсаторів 38 сприяє зниженню контуру між зазначеними індуктивностями у фазах величин несиметрії напруг при різноманітних по і ємностями між фазами і землею. величинам і типам навантаженнях у фазах, вклюВиключення можливості трансформації нечаючи зниження параметрів несинусоїдальності припустимих величин ударних струмів із боку виструмів навантаження, особливо в дугових і рудсоковольтної обмотки трансформатора на його нотермічних печах із несиметричними навантанизьковольтну обмотку забезпечується завдяки женнями, неповнофазними режимами і міжфазниїхній фіксації первинними обмотками 11 і 15 ми КЗ на початку розплавлювання шихти і трансформаторів струму в ланцюгах вторинних комутаціями пічних вимикачів протягом усього пеобмоток трансформаторно-реакторного пристрою і ріоду плавки. заземлення вивода компенсуючого реактора із Більш того, обмеження внутрішніх перенапруг і підімкненням до їх низьковольтних обмоток 12 і 16 підвищення якості електричної енергії в промислоланцюгів керування з струмовими 13, 17 і проміжвих мережах не тільки знижує втрати електричної ними 14, 18 реле, що впливають на відключення енергії при її споживанні, але й у процесі транспокомутаційного апарата, шунтуючого опір 9. ртування потужності по розподільних мережах Ефективне обмеження дугових перенапруг енергосистем. сприяє зниженню величин і часу перехідних і коВ закінченні необхідно відзначити, що "суть ливальних процесів напруг і струмів у живлючій корисної моделі" полягає в підвищенні надійності і мережі високої напруги, а отже підвищує ефективекономічності експлуатації існуючого, не тільки ність обмежувачів перенапруг 37 і захисних конморального, але і фізично застарілого електрообденсаторів 38 у комплексі з їхніми функціональниладнання завдяки виключенню можливості розвитми зв'язками з активними опорами запобіжників 35 ку аварійних режимів у циклічно-каскадної посліі реакторів 36. довності. Індивідуальне використання нульового робоДжерела інформації: чого проводу N і нульового захисного проводу РЕ з 1. Авторське свідоцтво колишнього СРСР № індивідуальними заземлювачами 34 і 39 без елек928482; Η 01 Τ 5/00 і Η 02 Η 9/00, 9/02, 9/06, 1982. тричного зв'язку між ними виключають можливість 2. Патент України № 51323; Η 02 Η 9/00, 2002. виникнення резонансних процесів між результую Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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