Пристрій компенсації однофазних ємнісних струмів замикання та обмеження внутрішніх перенапруг у високовольтних мережах

1. Пристрій компенсації однофазних ємнісних струмів замикання та обмеження внутрішніх перенапруг у високовольтних мережах, що містить трифазний силовий трансформатор, первинна обмотка якого з'єднана за схемою «зірка» з виведеною нейтраллю, а вторинна - за схемою розімкнутий «трикутник», однофазний трансформатор напруги і реактор між нейтраллю та заземлюючим пристроєм, трансформатор струму, основний і шунтувальний комутаційні апарати з ланцюгами керування, який відрізняється тим, що додатково містить другий реактор, підключений послідовно C2 2 (19) 1 3 67276 4 рівномірний розподіл напруг між витками в котушти лінійних вимикачів або обривів фаз ліній електках, між котушками обмоток і між обмотками транропередачі; сформатора; неможливість компенсації ємнісного - виникнення ферорезонансних явищ у реструму однофазного замикання попередньо насизультаті повного обезструмлення системи шин ченим реактором, можливість виникнення резонаповітряними вимикачами з наявністю ємнісних нсних і ферорезонансних явищ у перехідних редільників напруги на віддільниках і зберіганням у жимах насичення реактора з появою тривалих схемі індуктивностей високовольтних обмоток з коливальних процесів на живлячій системі шин, а, глухим заземленням нейтралі електромагнітного отже, у всій електрично зв’язаній мережі. трансформатора напруги контролю ізоляції, що Відомий пристрій для обмеження перенапруг і призводять до коливальних процесів підвищених струмів замикання на високовольтній підстанції струмів і напруг високих частот між конденсатора(див. авторське свідоцтво колишнього СРСР ми і реактором і, як слідство, ушкодженню виткової №907682, Н02Н9/00, 1980), що містить дросель ізоляції реактора; насичення з відводами, підімкнений у нейтраль - виникнення і тривалі впливи резонансних високовольтної обмотки силового трансформатоявищ по напрузі між індуктивністю високовольтної ра і який змінює величину свого індуктивного опообмотки силового трансформатора і ємністю конру в залежності від зміни напруги між виводами денсаторів, а також резонансних явищ по струму розімкнутого «трикутника» вторинної обмотки симіж ємністю конденсаторів й індуктивністю реактолового трансформатора, що шунтуються додаткора, що призводять до ушкодження розрядника з вою обмоткою силового трансформатора, при послідуючим ушкодженням ізоляції високовольтної цьому один з виводів зазначеної обмотки підімкобмотки силового трансформатора. нений до відводу дроселя насичення, а другий - до Перераховані вище недоліки можуть викликайого заземленого виводу. ти різкі зміни, у відносно широких межах, ефективПроте, пристрій виключає можливість глухого ності результуючого заземлення нейтралі мережі заземлення нейтралі високовольтної обмотки сипри виникненні аварійних режимів і їхнього можлилового трансформатора, не забезпечує ефективвого розвитку в циклічно-каскадній послідовності ного зниження індуктивного опору між виводами через відмови в роботі сучасних пристроїв релеййого вторинної обмотки, з'єднаної за схемою розіного захисту, засобів автоматики і телемеханіки. мкнутий «трикутник» з метою обмеження перенапВідомо пристрій обмеження параметрів електруг, недостатньо компенсує однофазні ємкісні ромагнітних процесів у високовольтних мережах струми замикання в зв'язку зі зниженням резуль(див. патент України №51323 А; Н02Н9/00, 9/06; туючого індуктивного опору у нейтралі при пара2002), що містить силовий трансформатор, перлельному з'єднанні частини обмотки дроселя навинна обмотка якого з'єднана за схемою «зірка» з сичення і додаткової обмотки силового виведеною нейтраллю, а вторинна - за схемою трансформатора. Крім цього, запропонований розімкнутий «трикутник», реактор, з'єднаний з випристрій має певну ступінь магнітної інерційності водами розімкнутого ланцюга вторинної обмотки і при переході від режиму обмеження внутрішніх при цьому високовольтним вводом - з нейтраллю, перенапруг до режиму обмеження однофазних а низьковольтним виводом - з заземлюючим конструмів замикання до їхнього вимикання лінійними туром, комутаційний апарат з ланцюгом керування комутаційними апаратами, робота яких у таких і шунтуючий резистор, які з'єднані послідовно і випадках ускладнюється з-за виникнення вищешунтують реактор, трансформатор напруги, транвказаних явищ і процесів, що призводять до розсформатори струму, заземлюючий комутаційний витку аварій у циклічно-каскадній послідовності. апарат з ланцюгом керування, заземлюючий резиВідомий пристрій для обмеження струмів застор. микання і перенапруг (див. авторське свідоцтво Даний пристрій приймаємо за прототип. колишнього СРСР №1594643, Н02Н9/06, 1988), що Недоліками прототипу є: містить резисторну установку і захисний розряд- підімкнення резисторів шунтуючого параленик, з'єднані паралельно і підімкнені безпосередльно, а заземлюючого послідовно обмотці реактоньо між нейтраллю високовольтної обмотки силора за допомогою вмикання і вимикання відповідвого трансформатора та заземлюючим пристроєм, них комутаційних апаратів не забезпечують при причому резисторна установка являє собою дільшвидко змінних параметрах перехідних і коливаник напруги, що містить два послідовно з'єднаних льних процесів достатній рівень ефективності рорезистора, між загальною точкою яких і заземлюботи захисного пристрою по причині певної інерючим пристроєм підімкнені паралельно з'єднані ційності та можливості відмов зазначених апаратів реактор та конденсатор. при складних комутаціях; Недоліками зазначенного пристрою є: - при наявності двох трансформаторів струму, - можливість теплового ушкодження одного з один з яких знаходиться в ланцюзі вторинної обдвох послідовно з'єднаних резисторів струмом мотки силового трансформатора паралельно реаблискавки при виникненні грозових перенапруг ктору, а другий - послідовно в виводі реактора, що внаслідок шунтування конденсатором другого заземлюється, можливо порушення режимів селеопору, що призводить до виходу установки з ладу; ктивності роботи пристроїв релейного захисту в - висока можливість пробою ізоляції конденсаїхніх вторинних ланцюгах при різко змінних в часі тора підвищеною напругою промислової частоти аварійних режимах у живлючій мережі; нейтралі високовольтної обмотки силового транс- відсутній стабільний режим заземлення нейформатора, що виникає при комутаційних перенатралі через відповідний активний опір і можливість пругах у результаті неповнофазних режимів робо 5 67276 6 зміни його величини при необхідності підвищення сформатора підімкнених безпосередньо до заземефективності обмеження внутрішніх перенапруг; люючого пристрою двох резисторів; - відсутність відводів у реактора виключає мо- обмеження до безпечних величин параметрів жливість ефективної зміни його індуктивності при електромагнітних процесів усього спектра частот змінних режимах роботи дугових і рудно-термічних при виникненні ємкісних струмів замикання і внутпечей, особливо при виникненні технологічних рішніх перенапруг, скорочення часу перехідних і коротких замикань між електродами, а також неусунення коливальних процесів у високовольтних симетричних і можливих неповнофазних режимів у електричних мережах. початковій стадії розплавлення шихти. Пристрій, що заявляється, пояснюється навеВ основу винаходу поставлена задача розробденим нижче описом і схемою (фіг.1). По винаходу ки пристрою компенсації однофазних ємнісних пристрій компенсації однофазних ємнісних струмів струмів замикання та обмеження внутрішніх перезамикання та обмеження внутрішніх перенапруг у високовольтних мережах містить силовий транснапруг у високовольтних мережах 6 220кВ з ізоформатор Т з коефіцієнтом трансформації, що льованою нейтраллю з ефективними електромагдорівнює 1, первинна обмотка якого з'єднана за нітними зв'язками напруг і струмів між його схемою «зірка» з виведеною нейтраллю і підімкнеелементами як при промисловій, так і підвищених на за допомогою комутаційного апарата QF до частотах, тобто забезпечити пристрою електромаживлячої системи шин, а вторинна обмотка з'єдгнітну сумісність із установленим раніше електронана за схемою розімкнутий «трикутник». Між нейобладнанням на підстанціях і вже існуючими розтраллю й заземлюючим пристроєм підімкнені посподільними і магістральними лініями лідовно основний комутаційний апарат 1 і електропередачі зазначених напруг. реактори L1 та L2, при цьому ввід і вивід реактора Розв'язання поставленої задачі забезпечує L2 з'єднані з виводами вторинної обмотки зазнапристрій компенсації однофазних ємнісних струмів ченого силового трансформатора Т і шунтуючого замикання та обмеження внутрішніх перенапруг у комутаційного апарата 2. Крім цього, між нейтралвисоковольтних мережах, що містить трифазний лю і заземлюючим пристроєм підімкнені безпосесиловий трансформатор, первинна обмотка якого редньо два резистора - R1 з лінійною і R2 із неліз'єднана за схемою «зірка» з виведеною нейтралнійною характеристиками. Струмовий ланцюг лю, а вторинна - за схемою розімкнутий «трикуткерування основним комутаційним апаратом 1 ник», однофазний трансформатор напруги і реакмістить у заземлювальному виводі реактора L2 тор між нейтраллю й заземлюючим пристроєм, трансформатор струму ТА, реле струму 3 і промітрансформатор струму, резистори, основний і шужне реле 4 у його вторинному ланцюзі. Ланцюг нтуючий комутаційні апарати з ланцюгами керукерування по напрузі шунтуючим комутаційним вання, за рахунок того, що додатково містить друапаратом 2 містить між нейтралью і заземлюючим гий реактор підімкнений послідовно першому з пристроєм однофазний трансформатор напруги одночасним паралельним підімкненям до виводів TV з реле напруги 5 і проміжним реле 6 у його втовторинної обмотки і шунтуючого комутаційного ринному ланцюзі. апарата, при цьому реактори підімкнені за допомоПристрій працює в такий спосіб. При нормальгою основного комутаційного апарата до нейтралі, ному режимі роботи електричних мереж зазначеа через трансформатор струму до заземлюючого них напруг при ввімкненому 1 і вимкненому 2 копристрою і шунтуються паралельно з'єднаними мутаційних апаратах пристрій знаходиться в резисторами, один резистор має лінійну характережимі очікування. ристику, другий - нелінійну, ланцюг керування осУ момент виникнення однофазних ємнісних новним комутаційним апаратом містить реле струмів замикання на лініях електропередачі, що струму і проміжне реле у вторинному ланцюзі траживляться від системи шин, реактори L1 і L2 у нсформатора струму, ланцюг керування шунтуюнейтралі силового трансформатора Т при ввімкнечого комутаційного апарата містить реле напруги і ному основному комутаційному апараті 1 миттєво проміжне реле у вторинному ланцюзі однофазного обмежують їхні величини ще до моменту початку трансформатора напруги. вимикання комутаційних апаратів ушкоджених ліТехнічний результат, що досягається при виній, чим забезпечується зниження до безпечних користанні винаходу: величин комутаційних перенапруг, виключається - забезпечення ефективних функціональних можливість «кілометричних ефектів» при близьких зв'язків між обмотками силового трансформатора і струмах замикань, тобто ізоляційна міцність між послідовно з'єднаними реакторами з основним і розхідними контактами вимикачів перевищує вишунтуючим комутаційними апаратами за допомоникаючі напруги між ними. гою спрощених ланцюгів керування роботою заНаявність двох резисторів R1 і R2 не тільки значених елементів на основі контролю струму в сприяє ефективному обмеженню комутаційних заземленій через реактори нейтралі, а також контперенапруг, але і виключає появу резонансних ролю максимальної напруги в нейтралі без виконапруг промислової частоти з одночасним скорористання існуючих різновидів вимірювальної техніченням часу високочастотних перехідних процесів. ки і засобів релейного захисту на підстанціях; При виникненні внутрішніх перенапруг у ре- підвищення рівня ефективності заземлення зультаті вимикання слабо навантажених силових нейтралі пристрою стосовно до діючих електричтрансформаторів або неробочих ліній електропених мереж зазначених напруг навіть при вимиканні редачі, появі несиметричних режимів живлення в основного комутаційного апарата за рахунок наявелектричних мережах, включаючи неповнофазні ності у нейтралі первинної обмотки силового транрежими в результаті можливих обривів фаз, під 7 67276 8 вищення напруги у нейтралі силового трансфоркож застосування схеми розімкнутий «трикутник» матора Т фіксується однофазним трансформатойого вторинної обмотки. ром напруги TV, і у його вторинному ланцюзі спраАварійні режими циклічно-каскадної послідовцьовує реле максимальної напруги 5 і проміжне ності, що виникають в електричних мережах і приреле 6, які без витримки часу вмикають шунтуюзводять до послідовно перемінних коливальних чий комутаційний апарат 2, чим забезпечується процесів перенапруг, які фіксуються однофазним при ввімкненому основному комутаційному апараті трансформатором напруги TV, і виникненню резо1 підвищення ефективності заземлення нейтралі нансних або ферорезонансних струмів, які фіксуживлячої електричної мережі і зниження перенапються трансформатором струму ТА, обмежуються руг при вищевказаних режимах до безпечних вевищевказаними режимами роботи пристрою за личин для ізоляції електрообладнання. допомогою комутацій шунтуючого 2 і основного 1 Застосування двох резисторів R1 і R2 виклюкомутаційних апаратів, керованих відповідними чає при аварійних режимах можливість виникненвторинними ланцюгами. ня коливальних процесів промислової частоти і Застосування пристрою компенсації однофазрезонансів напруг підвищених частот на живлячих них ємнісних струмів замикання та обмеження системах шин. внутрішніх перенапруг у високовольтних мережах: Проте, при розвитку аварійного режиму в кас- підвищує надійність експлуатації існуючого кадній послідовності з можливим варіантом недоелектрообладнання; пустимих струмових перевантажень, що призво- забезпечує необхідну якість електроенергії; дять до виникнення резонансних струмів - знижує електричні втрати; відповідних частот, у вторинному ланцюзі транс- зменшує витрати на захист електрообладформатора струму ТА спрацьовує реле струму 3 і нання. проміжне реле 4, що без витримки часу вимикають Джерела інформації: основний комутаційний апарат 1 при вимкненому 1. Авторське свідоцтво колишнього СРСР шунтуючому комутаційному апараті 2, чим забез№864423; Н02Н9/02, 1/16; 1979. печується зниження струмових перевантажень 2. Авторське свідоцтво колишнього СРСР пристрою з одночасним усуненням резонансу №907682; Н02Н9/02; 1980. струмів за рахунок наявності у нейтралі силового 3. Авторське свідоцтво колишнього СРСР трансформатора Т двох резисторів R1 і R2, а та№1594643; Н02Н9/06; 1988. 4. Патент України №51323 А; Н02Н9/06; 2002. Комп’ютерна верстка M. Клюкін 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