Устройство для заземления нейтрали трансформатора

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 1920952(61)дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 25 О 6.80 (21) 2945453/24-07 ИМ. Кл.з с присоединением заявки МоН 02 Н 9/02 Государствеииый комитет СССР ио делам иэобретеиий и открытий(71) Заявител е энергетическоеДнепроэнерго финени Прои ственТВО ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛ ТРАНСФОРМАТОРА(54) УСТ явоку от Изобретение относится к электро- рое содержит две заземленные ветви, .технике, а именно к защите изоляции в одну из которых включен через исэлектротехнического оборудования и кровой промежуток, шунтированный линий электропередач напряжением 5 коммутационным аппаратом, дроссель с 110-220 кВ, работающих в режиме с рабочей обмоткой и обмоткой управлеэффективным заземлением нейтрали, ния, подключенный к источнику постоИзвестно устройство для защиты янного тока через размыкающий коннейтрали трансформатора, содержащее . .такт коммутационного аппарата, и дроссель насыщения, который снабжен 10 трансформатор тока, а в другую ветвь дополнительной обмоткой подмагничи- включен искровой промежуток. Данное вания, подключенной к постоянному устройство решает задачу снижения источнику питания через контакты ре- уровня коммутационных перенапряжений ле, обмотка которого включена в на нейтрали силовых трансформаторов цепь обмотки подмагничивания. Данное при одновременном повышении быстро- устройство позволяет снизить величи 15. действия и эффективном токоограничену коммутационных перенапряжений на нии при однофазном замыкании на земобмотках трансформатора 11. лю 2) .Недостатками такого устройства Недостатком этого устройства являются значительная инерционность ляется то, что искровой промежут срабатывания устройства, обусловлен- устройства не обеспечивает защит ная весьма большой по величине по- перенапряжений пониженных величин, стоянной времени при включении об- приводящих к преждевременному разрумотки управления, повышенная величи- шению изоляционных материалов; на тока однофазного короткого заьы- предварительно насыщенный.дроссель кания на землю, так как в режиме . 25 не ограничивает ток.однофазного конасыщения дросселя нейтраль транс- роткого замыкания и величину динамиформатора оказывается практически ческих воздействий на злектротех-, глухо заземленной, ническое оборудование в связи сИзвестно устройство для заземле- малой величиной индуктивного сопро" ния нейтрали трансформаторов, кото- ЗО тивпения рабочей обмотки насыщенного дросселя; в переходных режимах возможно возникновение феррорезонансных явлений при двухфазных коротких замыканиях; предварительное насыщение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины при водит к необходимости иметь независимый источник постоянного тока.Наиболее близким к изобретению является устройство для заземления нейтрали трансформатора, которое со держит две заземленные ветви, в первую из которых включен через искровой промежуток, шунтирот анный коммутационным аппаратом, дроссель, рабочая:обмотка которого включена последовательно с искровым промежутком, а обмотка управления подключена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатор тока,а во вторую ветвь включены тоже через искровой промежуток,шунтированный коммутационным аппаратом,два последовательно соединенных резистора, один из которых шунтирован нелинейным ферромагнитным элементом,а к другому подключено выпрямительное устройство, обеспечивающее выпрямленным током обмотку управления и трансформатор тока, два трансформатора напряжения, которые подключены к искровым промежут" кам со стороны земли, причем точка соединения резисторов второй ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата с точкой соединения искрового 35 промежутка и дросселя первой ветви 31.Недостатками известного устройства является то, что искровые промежутки устройства требуют координации уроВ ней изоляции; малая величина индуктивного сопротивления рабочей обмотки предварительно насыщенного дросселя не ограничивает ток однофазного короткого замыкания и величину динамических воздействий на электротехническое оборудование, возникающих при электрических пробоях изоляции в результате воздействия внутренних перенапряжений; не исключается при переходных режимах вероятность возникновения феррорезонансных явлений при двухфазных коротких замыканиях; предварительое насыщение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводят к необходимости иметь независимый источник постоянного тока с наличием весьма существенных электрических потерь; устройство требует оп- ределенного количества коммутацион ных аппаратов; наличие промежуточной ветви определяет сложность наладок релейных защит невозможность одновременного комплексного воздействия устройства на ограничение и 65 при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин; при возникновении максимальныхтоков короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается.Цель изобретения - обеспечениеболее эффективного, комплексного ифункционального ограничения ударныхоков, параметров аварийных токов иопасных перенапряжений, не толькопри переходных, но и колебательныхпроцессах до безопасных величин, эфФективное изменение результирующейвеличины сопротивления нулевой последовательности, исключение вероятности возникновения резонансных иферрорезонансных перенапряжений налиниях электропередачи, внутреннихперенапряжений на изоляции электротехнического оборуцования и коммутационных перенапряжений на выключателях и повышение быстродействия работы всего устройства.Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство для заземления трансформатора в электрических сетях, работающих с заземлеиной нейтралью, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена рабочая обмотка дросселя, обмотка управления которого. связана свторой ветвью посредств м выпрямительного блока, снабжено подключенными во вторую ветвь последовательно соединенным нелинейным ферромагнитным элементом с минимальным напряжением насыщения и конденсаторомпараллельно которому подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент смаксимальным напряжением насыщении,а выпрямительный блок выполнен в виде моста, одна диагональ которогоподключена к конденсатору, к второй диагонали которого подсоединенаобмотка управления,На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.К нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора.подключенанепосредственно обмотка 2 переменноготока насыщающегося реактора с подмагничиванием, а обмотка его управления3 подключена к источнику выпрямленного тока, кроме того, к указаннойнейтрали подключены последовательносоединенные нелинейный Ферромагнитный элемент 4 с минимальным напряжением насыщения и конденсатор 5, составляющие резонансный контур в нормальном режиме работы сети, параллельно.с конденсатором соединен нелинейный ферромагнитный элемент 6 смаксимальным напряжением насыщения,составляющий резонансный контур привоздействии внутренних перенапряжеУстройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной ней- тралью, содержащее две заземленные ветви, в одну изкоторых включена рабочая обмотка дросселя, обмотка управления которого ;вязана с второй ветвью посредством выпрямительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем,". что, с целью комплексного ограничения внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания и повышения быстродействия работы, оно снабжено включенными во вторую ветвь последовательно соединенным нелинейным ферромагнитным элементом с ми-. нимальным напряжением насыщения и конденсатором, параллельно которому пОдсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщения, а выпрямительный блок выполнен в виде моста, одна диагональ ко торого подключена к конденсатору, к второй диагонали которого подсоединена обмотка управления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Р 478387, кл. Н 02 Н 1/04, 1973.2. АвторскОе свидетельство СССР Р 55071, кл. Н 02 Н 9/02, 1977.3. Авторское свидетельство СССР 9 661679, кл. Н 02 Н 7/09, 1979. ний, выпрямительный блок 7 источника тока одной диагональю подключен к нелинейнс 4 у ферромагнитнму элементу максимального напряжения на. сыщения, а второй диагональю - к об- мотке управления насыщающегося реактора.В нормальном режиме работы оптимальныв электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнитного элемента 4 с минимальным напря- О жением насыщения и конденсатора 5 составляют последовательный резонансный контур, чем обеспечивается практически глухое заземление нейтрали конкретного силового трансформатора 15 еще до начала возникновения перена-,. пряжений. В начальный мбмент возникновения перенапряжений еще безопасных величин для электротехнического оборудования уже в результате повышения расчетной величины напряжения20 на конденсаторе 5 обеспечивается подпитка выпрямительного блока 7 и соответственно наличие выпрямленного тока вобмотке управления 3 насыщающегося реактора. Минимальное напряжение насыщения нелинейного Ферромагнитного элемента 4 обеспечивает весьма эффективное перераспределение напряжения в сторону его увеличения на конденсаторе 5. Незначительная разрегулировка последовательного колебательного контура, состоящего из: ферромагнитного элемента 4 и конденсатора 5, весьма эффективно компенсируется параллельно подключенной 35 обмоткой 2 переменного тока насыщающегося реактора в результате снижения ее сопротивления. При увеличении перенапряжений до уровня опасных величин максимально расчетная 40 величина напряжения на конденсаторе 5 обеспечивает максимально расчетный выпрямленный ток в обмотке управления 3 с помощью максимального режима работы выпрямительного блока 7, чем Обеспечивается необходимая эффективность зацепления нейтрали 1 силового трансформатора через обмотку 2 переменного тока насыщающегося реактора, При возникновении вОзможных токов короткого замыкания в результате электрического пробоя ослабленной.в процессе эксплуатации изоляции электрического оборудования или линийэлектропередач увеличение напряжения на нелинейном ферромагнитном элементе б с максимальным напряжением насыщения приводит к возникновению па". раллельного контура. между указанным элементом 6 и конденсатором 5, чем обеспечивается весьма эффективное 60 увеличение его сопротивления и дос- таточное по величине снижение напряжения на выпрямительном блоке 7 вплоть до его полного автоматического отключения в случае необходи мости, а это в свою очередь исключает наличие выпрямленного тока в обмотке управления 3 и обеспечивает эффективное увеличение сопротивле" ния обмотки 2 переменного тока, уве" личивая результирующую величину сопротивления нулевой последовательности в нейтрали 1 обмотки силового трансформатора до необходимого уров" ня перед отключением линейных коммутационных аппаратов.Таким образом, предложенное устройство для заземления нейтрали трансформатора оказывает комплексное воздействие на изменение результирующей величины сопротивления нулевой последовательности при любых аварийных режимах в сетях и колебательных процессах за необходимый период времени. Экономический эффект выражается только за счет исключения необходимости замены коммутационных аппаратов напряжением 150-330 кВ суммой в пределах 1,5 млн. руб и силовых трансформаторов указанного напря" жения суммой в пределах 2,3 млн.руб. только по системе ДнепроэнерФго , а эффективность снижения эконо". мических убытков в результате повышения надежности работы электрических сетей составляет 1,2-1,3 млн.руб. в год для указанной энергосистемы с учетом сельской электрификации.Формула изобретения920952 оставитель Л. Дементьеваехред С. Мигунова Корректор М; Кост Редактор К о Заказ 23 б 5/67 лиал ППП Патент Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж,б 70 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5