Устройство для заземления нейтрали трансформатора

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалнстическихРеспублик о 1928523(63) Дополнительное ес авт. свид-ву(22) Заявлено 07.0880 (21)2970550/24"07с присоединением заявки М(23) Приоритет -Опубликоваир 150582. Бюллетень Мо 18 РМ Кп з Н 02 Н 9/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий53 УДК 621316.937(088 87 Дата опубликования описания 150582 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЕМЗЖНИЯ НЕЙТРА ТРАНСФОРМАТОРАкронен пер О сяйдиИзобретение относится к электротехнике, а именно к защите изоляции электротехнического оборудования и линий электропередач напряжения 110- 220 кВ, работающих в режиме с эффективным заземлением нейтрали. Оно весьма эффективно для энергосистем с радиальными сетями больших протяженностей при возникновениях опасныхвнутренних перенапряжений и допустимых величинах токов короткого .заМыкания.,Известно устройство для заземле" ния нейтрали трансформатора, которое содержит две заземленные ветви, в первую из которых включен через искровой промежуток, шунтированный 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 также через искровой промежуток, шунтированный коммутационным. аппаратом, два последовательно соединенных ре" зистора, один из которых шунтирован нелинейным ферромагнитнымэлементом,а к другомуподключено выпрямительноеустройство,обеспечивающее выпрямытельным токомобмртку управленияи трансформатор тока, два трансформатора напряжения, которые подсоединены к нс вым промежуткам со стороны земли, причем точка соединения резисторов второй ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата с точкой соеди ия искрового промежутка и дросселя вой ветви 1).Недостатками устройства являет то, что искровые промежутки устро ства усложняют обеспечение необхо мой координации уровней изоляции электротехнического оборудования с электрическими защитными характеристиками соответствующих разрядников при воздействиях внутренних перенапряжений, а 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 включается при переходных режимах вероятность возникновенияферрорезонахсных явлений при двухфазных коротких замыканиях. Предварительное насыщение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводит к необходимости иметь независимый источник 5 постоянного тока с наличием весьма существенных электрических потерь. Обеспечение работы устройства приводит к необходимости иметь определенное количество коммутационных аппа ратов, что снижает надежность его работы в результате возможных отказов контактных систем. Возникает определенная сложность наладок релейных защит особенно по обеспечению необхо димых электрических параметров по току и напряжению в процессе переходных явлений, особенно в связи с наличием промежуточной ветви, невозможность одновременного комплексного воздействия устройства на основе функционального взаимодействия его элементов на ограничение и при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин, необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токоограничения, приводящих к необходимым габаритам устройства, соизмеримым с габаритами силовых транзисторов аналогичных мощностей. При возникновении максимальных .токов короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается,35Наиболее близким к изобретению является устройство для закрепления нейтрали трансформатора, содержащее две заземленные ветви, одна из которых включает насыщающийся реактор, 40 а вторая последовательно соединенные ".олебательный ферромагнитный элемент .с минимальным напряжением насыщения и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею параллельно 45 которой подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщения, причем обмотка управления насыщающегося реактора подсоединена к диагонали выпрями- тельного мбста, вторая диагональ которого подсоединена к выводам резонансного контура 2. Недостатком устройства является необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токо- ограничения, приводящих к габаритам устройства, соизмеримым,с габаритами силового трансформатора, невозможно эффективно изменять результирую щую величину сопротивления нулевой последовательности, недостаточное ограничение ударных токов и опасных перенапряжений до безопасных величин при, колебательных процессах. 65 Целью изобретения является повыше" ние эффективности регулирования заземления нейтрали.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заземления нейтрали трансформатора, содержащем две заземленные ветви, одна из которых включает насыщающийся реактор, а вторая - последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элемент с минимальным напряжением насыщения и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею, параллельно которой подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напряжением, причем обмотка управления насыщающегося реактора подсоединена к диагонали выпрямитель- ного моста, вторая диагональ которого подИоединена к выводам резонан сового контура, трансформатор выполнен со вторичной обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, выводы которой подсоединены параллельно нелинейному ферромагнитному элементу с минимальным напряжением насыщения.На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного устройстваК нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора подключена непосредственно обмотка 2 переменного тока насыщающегося реактора с подмагничиванием, а обмотка его управления 3 подключена к источнику выпрямленного тока, кроме того, к указанной нейтрали подключены последовательно соединенные 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 с максимальным напряжением насыцения, составляющий резонансный контур при воздействии внутренних перенапряжений, выпрямительный блок 7 одной диагональю подключен к конденсатору, а второй диагональю подключен к обмотке управления насыщающегося реактора, трансформаторная обмотка 8 соединена по схеме разомкнутого треугольника и подключена к аферромагнитному элементу 4. В нормальном режиме работы оптимальные электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнитного элемента 4 с минимальным напряжением насыщения и конденсатора 5 составляет последо- вательный резонансный контур, чем обеспечивается практическ глухое заземление нейтрали 1 конкретного силового трансформатора еще до начала возникновения перенапряжений, а минимальная величина напряжения насыщения нелинейного ферромагнитного элемента 4 обеспечивает достаточное закорачивание схемы разомкнутого треугольника трансформаторной обмотки 8 гарантирующее в комплексенеобходимое ограничение внутреннихперенапряжений. Кроме того, заземление одного конца схемы разомкнутого треугольника в данном случаеявляется фактически заземлением од"ного угла обмотки соединенной по схеме треугольника, что полностью исключает, согласно правил технической 10эксплуатации, проявление внутренних - перенапряжений на указанной обмоткедаже в процессе переходных и колебательных явлений, чем повышается надежность работы защитного устройства.15В начальный момент возникновения перенапряжений еще безопасных величиндля изоляции электротехническогооборудования уже в результате повышения расчетной величины напряженияна конденсаторе 5 обеспечиваетсяподпитка выпрямительного блока 7 исоответственно наличие выпрямленного тока в обмотке управления 3 насыщающегося реактора, Минимальное напряжение насыщения нелинейного ферромагнитного элемента 4 обеспечиваетвесьма эффективное перераспределение напряжения в сторону его увеличения на конденсаторе 5 и дальнейшеезакорачивание разомкнутого треугольника обмотки 8.Незначительная разрегулировка последовательного колебательного контура состояния из ферромагнитного элемента 4 и конденсатора 5весьма эФфективно компенсируется 35параллельно подключенной обмоткой 2переменного тока насыщающегося реактора в результате снижения ее сопротивления. При увеличении перенапряжений до уровг.". опасных величин 40максимально расче ная величина напряжения на конденсаторе 5 обеспечиваетмаксимально расчетный выпрямительный ток в обмотке управления 3 спомощью максимального режима работы 45выпрямительного блока 7, чем обеспечивается необходимая эффективностьзаземления нейтрали 1 силового трансформатора через обмотку 2 переменного тока насыщающегося реактора и полный переход трансформаторной обмотки 8 к схеме треугольника с заземлением одного угла. При возникновении возможных токов короткого замыкания в результате электрического пробоя ослабленной в процессе эксплуатации изоляции электротехнического оборудования или линий электропередач, увеличение напряжения на нелинейном ферромагнитном элементе б с максимальным напряжением насыщения приводит к возникновению параллельного резонансного контура между указаннымэлементом б и конденсатором 5, чемобеспечивается весьма эффективноеувеличение его сопротивления и достаточное по величине снижение напряжения на выпрямительном блоке 7вплоть до его полного автоматического отключения в случае необходимостн,а это в свою очередь исключает наличие выпрямленного тока в обмоткеуправления 3 и обеспечивает эффективное увеличение сойротивления обмотки2 переменного тока. Более того, фактический обрыв тока во второй ветвии наличие практически всего напряжения нейтрали 1 первичной обмоткисилового трансформатора на параллель-ном резонансном контуре состоящимиз конденсатора 5 и ферромагнитногоэлемента 6 обеспечивают своевременный и совершенно безопасный переходтрансформаторной обмотки 8 из режима замкнутого в режим разомкнутоготреугольника, чем обеспечиваетсяувеличение результирующего сопротивления нулевой последовательности донеобходимого уровня перед отключением линейных коммутационных аппара- лтов,Таким образом, предложенное устройство эффективного регулированиярежима заземления нейтралей трансформаторов оказывает комплексное воздействие на изменение результирующейвеличины сопротивления нулевой последовательности при любых аварийныхрежимах в сетях и колебательных процессах за необходимый период времени.Формула изобретенияУстройство для заземления нейтрали трансформаторасодержащее двезаземленные ветви, одна из которыхвключает насыщающийся реактор, авторая - последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элементс минимальным напряжением насыщенияи резонансный контур, содержащийконденсаторную батарею, параллельно,которой подсоединен неЛинейный ферромагнитный элемент с максимальнымнапряжением насыщения, причем обмотка управления насыщающегося реактора подсоединена к диагонали выпрямительного моста, вторая диагональкоторого подсоединена к выводам резонансного контура, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования режима заземления нейтрали, трансформа-.тор выполнен со вторичной обмоткойсоединенной в разомкнутый треугольник, выводы которой подсоединеныпараллельно нелинейному ферромагнитному элементу с минимальным напряжением насыщения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 661679, кл. Н 02 Н 9/00 1979,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2945453/24-07,кл. Н 02 Н 9/04, 25 июня 1980,928523 Составитель Л. ДементьеваРедактор М; Товтин Техред А. Бабинец Корректор М. Коста,филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 3275/70 Тираж 670 ВНИИПИ Государственно но делам изобретени 113035, Москва, Ж, РаушПодписнокомитета СССРи открытийая наб., д. 4/5