Пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у низьковольтній мережі з потужними дуговими і рудно-термічними печами

Пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у низьковольтних мережах із потужними дуговими і рудно-термічними печами, що містить трифазні низьковольтні обмотки силового трансформатора і конденсаторну батарею компенсації реактивної потужності, з'єднані за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю, який відрізняється тим, що додатково містить трансформаторно-реакторний компенсуючий пристрій, який містить первинну і вторинну трансформаторні обмотки з коефіцієнтом трансформації, рівним одиниці, з'єднані за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю і розімкнутий "трикутник" відповідно, 3 ключається комутаційним апаратом паралельно реактору, заземлюючий опір, який шунтується комутаційним апаратом, однофазний трансформатор напруги, підімкнений у нейтраль первинної обмотки, трансформатори струму в ланцюгах вторинної обмотки і реактора, ланцюг керування між виводами низьковольтної обмотки трансформатора напруги з наявністю реле напруги і проміжного реле, що включає комутаційний апарат шунтуючого реактора, ланцюги керування між виводами низьковольтних обмоток трансформаторів струму з наявністю реле струмів і проміжних реле, що включають комутаційний апарат заземляючого опору. Даний пристрій приймається за прототип. Підключення при необхідності опорів у схемі пристрою сприяє деякою мірою зниженню величин внутрішніх перенапруг і підвищенню якості електричної енергії в мережі низької напруги, але не вирішує проблеми повного обмеження параметрів електромагнітних процесів до безпечних величин у низьковольтних мережах, що живлять дугові і руднотермічні печі, а також пристрої автоматичного керування їхніми режимами. В основу корисної моделі поставлена задача розробки пристрою повного обмеження параметрів електромагнітних процесів у низьковольтних мережах до безпечних величин з одночасним підвищенням якості електричної енергії і зниженням електричних втрат. Рішення поставлених задач забезпечує пристрій обмеження параметрів електромагнітних процесів у низьковольтній мережі з потужними дуговими і руднотермічними печами, що містить трифазні обмотки силового трансформатора та конденсаторну батарею компенсації реактивної потужності, з'єднані за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю. Додатково пристрій містить трансформаторнореакторний компенсуючий пристрій, який містить первинну та вторинну трансформаторні обмотки з коефіцієнтом трансформації рівним одиниці, з'єднані за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю та розімкнутий "трикутник" відповідно, компенсуючий реактор між виводами вторинної обмотки при з'єднаннях його вводу безпосередньо з нейтраллю первинної обмотки та виводу через активний опір із заземленням нейтралі низьковольтної обмотки трансформатора, активний опір між нейтралями первинної обмотки та конденсаторної батареї, підключених до живильної секції індивідуальними комутаційними апаратами, нульовий робочий провід, з'єднаний безпосередньо з заземленням нейтралі низьковольтної обмотки трансформатора, симетруючі однофазні конденсатори, підімкнені між фазами мережі та нульовим робочим проводом, нульовий захисний провід, з'єднаний безпосередньо з індивідуальним заземленням, активні опори, підімкнені між фазами мережі та нульовим захисним проводом, активний опір між нульовими робочим та захисним проводами, нелінійний активний опір однофазного дугового замикання на землю. Ефективність запропонованого захисного пристрою визначається з урахуванням ємностей між 26392 4 фазами низьковольтної мережі і зазначеним нульовим робочим проводом, а також активних опорів між зазначеними фазами і додатково введеним нульовим захисним проводом з індивідуальним заземленням, причому між нульовими робочим і захисним проводами підімкнено активний опір. Технічний результат, що досягається при використанні корисної моделі в мережах до 1000В: - забезпечується електромагнітна сумісність пристрою, що заявляється, з батареями статичних конденсаторів; - обмежуються внутрішні перенапруги в усіх режимах компенсації однофазних струмів дугових замикань на землю при аварійних режимах; - підвищується якість електричної енергії в результаті одночасного зниження параметрів коливань, відхилень, несиметрії і несинусоїдальності не тільки напруг, але і струмів при змінюючих технологічних режимах металургійних підприємств. - знижуються електричні втрати завдяки використанню робочого і захисного нульових проводів при відповідних засобах підключень усіляких навантажень. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - шляхом конструкційних удосконалень розроблений захисний пристрій із поліпшеними експлуатаційними характеристиками, тобто з підвищеною експлуатаційною стійкістю та надійністю. Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак відповідність критерію "новизна" та приводить до нових технічних результатів. Аналоги, які містять ознаки, що відрізняються від прототипу, не знайдені, рішення явним чином не випливає з рівня техніки. Пристрій, що заявляється, пояснюється наведеними нижче описом і схемою. Низьковольтна обмотка 1 живлячого силового трансформатора з'єднана за схемою "зірка" із глухим заземленням нейтралі 2, а між її фазами і "землею" підімкнуто комутаційним апаратом 3 трифазний трансформаторно-реакторний компенсуючий пристрій єдиної конструкції, що містить первинну 4 і вторинну 5 обмотки, з'єднані по схемах "зірка" із виведеною нейтраллю і розімкнутий "трикутник" відповідно з коефіцієнтом трансформації між ними рівним одиниці і регульований компенсуючий реактор 6 між виводами вторинної обмотки, причому ввід зазначеного реактора з'єднаний додатково з нейтраллю первинної обмотки, а його вивід - через послідовно з'єднаний активний опір 7 із нульовим робочим проводом N, що має безпосередній електричний зв'язок із зазначеним заземленням нейтралі, чим забезпечується не тільки традиційний електромагнітний, але й електричний зв'язок між зазначеними елементами. Крім цього, паралельно зазначеному пристрою підключена комутаційним апаратом 8 трифазна конденсаторна батарея 9, з'єднана за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю, причому між нейтралями первинної обмотки трансформатора і конденсаторної батареї підімкнений активний опір 10. Ємності між фазами зазначеної низьковольтної мережі і нульового робочого проводу позначені 5 конденсаторами 11, 12, 13, а активні складові фазних струмів витоку на землю позначені активними опорами 14, 15, 16, але з'єднаними з нульовим захисним проводом РЕ, що має індивідуальне заземлення 17 і електричний зв'язок із нульовим робочим проводом N через активний опір 18. Як приклад приведено однофазне замикання фази "А" на "землю", тобто наявність Iзам . У схемі між зазначеною фазою і нульовим робочим проводом N через нелінійний активний опір 19. Наявність електромагнітної й електричної зв'язків між первинною 4 і вторинною 5 обмотками вирішує проблему обмеження внутрішніх перенапруг до безпечних величин на неушкоджених фазах і в нейтралі мережі навіть при дуговому замиканні ушкодженої фази на землю, а також забезпечує ефективну роботу компенсуючого реактора 6 не тільки в режимах резонансу або припустимої перекомпенсації однофазних струмів замикання на землю, але й у режимі недокомпенсації завдяки його безпосереднім електричним зв'язкам із нейтраллю первинної і між виводами вторинної вищевказаних обмоток із наявністю послідовно підімкненого активного опору 7 перед глухозаземленою нейтраллю 2 за допомогою нульового робочого проводу N. Розроблені функціональні зв'язки між зазначеними елементами виключають можливості виникнення перехідних або коливальних процесів у живлячий мережі при різко змінюючих технологічних режимах дугових і рудно-термічних печей. Підключення до виводів низьковольтної обмотки 1 за допомогою комутаційного апарата 8 трифазної конденсаторної батареї 9, з'єднаної за схемою "зірка" із виведеною нейтраллю, паралельно первинній обмотці з з'єднанням їхніх нейтралей через активний опір 10 усуває можливість появ не тільки послідовного або паралельного, але і комбінованого резонансів напруг і струмів між результуючою індуктивністю і ємністю, включаючи ємнісні струми витоку фаз на землю в нормальному режимі через ємності конденсаторів 11, 12, 13 між фазами мережі і нульовим робочим проводом N, чим забезпечується зниження параметрів несиметричних і тим більше неповнофазних режимів навантаження і коротких замикань між фазами через електроди в початковому процесі розплаву шихти в зазначених печах. Зазначені зв'язки між елементами обмежують до цілком безпечних величин ударні струми при вмиканні і комутаційні перенапруги в процесі відключення конденсаторної батареї при включеному комутаційному апараті 3 трансформаторнореакторного пристрою. 26392 6 Активні опори 14, 15, 16 між фазами мережі і нульового захисного проводу РЕ з індивідуальним заземленням 17 забезпечують необхідні параметри якості електричної енергії в частині припустимих величин коливань, відхилень, несиметрії і несинусоїдальності не тільки фазних напруг, але і струмів навантажень усіляких споживачів, завдяки чому підвищується надійність експлуатації електротехнічного обладнання, включаючи пристрій релейного захисту, автоматики, телемеханіки та обчислювальної техніки в мережах напругою до 1000В. Більш того, електричний зв'язок між нульовими робочим N і захисним РЕ проводами через активний опір 18 виключає з урахуванням нелінійного активного опору 19 практично заземлюючого контуру реальну можливість виникнення дуги в місці однофазного замикання Iзам , а отже виключається можливість виникнення ферорезонансних процесів в обмотках високої напруги з заземленою нейтраллю трансформаторів напруги контролю ізоляції. На основі вищевикладеного запропонований захисний пристрій усуває цілком недоліки попередніх пристроїв розробками обґрунтованих функціональних взаємодій між стабільними електричними зв'язками активних опорів, індуктивностей і ємностей з урахуванням електромагнітних параметрів трансформаторних обмоток низької напруги, а також електростатичних взаємодій між зазначеними елементами при високих частотах і змінюючих режимах їхніх нейтралей при використанні робочого і захисного нульових проводів із зазначеними зв'язками між ними. Більш того, єдина конструкція низьковольтного трансформаторно-реакторного компенсуючого пристрою із комбінованою магнітною системою фактично двообмоточного силового трансформатора і компенсуючого реактора забезпечує можливість його ефективної роботи у всіх режимах компенсації однофазних струмів замикання на землю, а індивідуальні заземлення нульових робочого і захисного проводів усувають можливості виникнення одночасних ушкоджень ізоляції різнойменних фаз у низьковольтних кабелях, що сприяє підвищенню надійності роботи засобів релейного захисту, автоматики, телемеханіки й обчислювальної техніки, забезпеченню необхідних параметрів якості електричної енергії і зниженню електричних втрат. Джерела інформації: 1. Патент України №29262; Н 02 Н 7/04, 9/00, 9/04; 1998. 2. Патент України №51323; Н 02 Н 9/00; 2002. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 26392 8 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