Устройство для заземления нейтрали трансформатора

Номер патента: 661679

Автор: Назаров

ZIP архив

Текст

О П ИЗ оюз оветски оциалнстически Республик(22) Заявлено 070277(21) 2450627/24с присоединением заявки йо -осударетнеиный комите СССР по делам изобретений и открытий( Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ ТРАНСФОРМАТОРАие относится. к электростройатвам для защитыоток силовых трансформа Г р5Известны устройства для защитыот перенапряжений изоляции у нейтрали обмоток силовых трансформаторов110-220 кВ, В энергетических систе(мах СССР для этой цели обычно применяется заземление нейтрали вентильным разрядником. Разрядник выбирается по напряжению на ступень ниженоминального напряжения, напримерразрядник РВС, для защиты нейтрали трансформаторов 100 кВ,Однако при возможных в эксплуатации коммутационных перенапряженияхразрядник в нейтрали срабатывает, ипри этом нейтраль трансформатора оказывается глухо заземленной, а протекающий через разрядник, значительныйпо величине, сопровождающий ток однофаэного замыкания промышленной часто-,ты вызывает чрезмерный перегрев иразрушение разрядника.Известно также устройство длязащиты нейтрали трансформатора, содержащее дроссель насыщения, который"набжен дополнительной обмоткойчодмагничивания, подключенной к постоянному источнику, питания через контакты реле, обмотка которого включена в цепь обмотки подмагничивания (1). Данное устройство позволяет снизить величину коммутациойных перенапряжений на обмотках трансформатора.Недостатками такого устройства являются значительная инерционность срабатывания устройства, обусловленная относительно большой по величине постоянной времени при включении обмотки управленият повышенная величина тока однофазного короткого замыкания на землю, так как в режиме насыщения дросселя нейтраль трансформатораоказывается практически глухо заземленной.Наиболее близким к изобретению является устройство для заземления нейтрали трансформатора (2)Известное устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях содержит две заземленные ветви, в одну иэ которых включен через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом, дроссель с рабочей обмоткой и обмоткой управления, подключенный к источнику постоянного тока черезразмыКающий контакт коммутационного аппарата, и трансформатор тока, а в Другую ветвь включен искровой промежуток.Данное устройство решает задачу снижения уровня коммутационных перенапряжений на нейтрали силовых трансформаторов при одновременном повыщении быстродействия и эффективном токоограничении при однофазном замыкании на землю.10Однако искровой промежуток устройства не обеспечивает защиту от перенапряжений пониженных величин, приводящих к преждевременному разрушению изоляционных материалов;предварительно насыщенный дроссель не ограничивает ток однофазного кброткого замыкания и величину динамических воздейст вий на электрооборудование в связи, с малой велйчиной индуктивного сопротивления рабочей .обмотки насыщенного 20 дросселя;в переходных режимах насыщения дросселя возможно возникновение феррорезонансных явлений при двухфазных коротких замыканиях;предварительное насыщение дросселя до начала воз никновения перенапряжений опасной величины приводит к необходимости иметь независимый источник постоянного тока.Целью изобретения является повыше.ние эффективности ограничения внут ренних перенапряжений, сохранение быстродействия при Ограничении токов однофазного короткого замыкания и исключение независимого источника постоянного тока.35Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной нейтралью, содержащее. две заземленные ветви, в одну из которых включен через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаРатом, дроссель, рабочая обмотка которого включена пбсдедоватеяь- но с искровым промежутком, а обмот ка управления подключена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного .аппарата и трансформатор тока, а во вторую ветвь включен искровой промежуток, 50 . дополнительно снабжено двумя трансформаторами, подключенными к искровым промежуткам со стороны земли дополнительным коммутационным аппаратом, тремя резисторами и трансформатором тока, включенным во вторую ветвь, причем два указанных резисторасоединены между собой последовательно и включены между землей и искровым промежутком второй ветви, а точка соединения резисторов через третий резистор и размыкающий контакт коммутапионногр аппарата подсоединена к точке соединения искрового промежуткаи дросселя первой ветви, при этом искровой промежуток второй 65 ветви шунтирован дополнительным коммутационным аппаратом. Источник постоянного тока может быть выполнен в видемоста, собранного на диодах, однадиагональ которого подсоединена кодному из последовательно соединенных резисторов, а вторая диагональчерез размыкающий контакт коммутационного аппарата подсоединена кобмотке управления реактора. С цельюограничения тока и напряжения устройство дополнительно снабжено нелинейным ферромагнитным элементом, подключенным параллельно резистору второй.ветви, вывод которого подсоединенк искровому промежутку.На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.К нейтрали трансформатора 1 черезискровой промежуток 2 подключенаветвь из последовательно соединенныхрезисторов 3 и 4, другой койец этойветви заземлен через трансформатортока 5, Параллельно искровому промежутку 2 включены контакты 6 быстродействующего автомата, а параллельнорезистору 3 подключен нелинейныйферромагнитный элемент, в частностинасыщающийся реактор 7.Через второй искровой промежуток8 к нейтрали трансформатора 1 подключена рабочая обмотка 9 насыщающегосядросселя другой конец этой обмоткизаземлен через трансформатор тока 10.Параллельно искровому промежутку 8включенЫ контакты 11,Между резисторами 3 и 4 второйветви, а также искровым промежутком8 и рабочей обмоткой 9 насыщающегосядросселя включена промежуточная ветвь,состоящая из последовательно соединенных резистора 12 и контактов 13.Параллельно резистору 4 подключеновыпрямительное устройство 14, питающее постоянным током цепь обмоткиуправления 15 через контакты 16.За искровым промежутком 2 и 8 подключены трансформаторы напряжения17 и 18.При нормальном режиме работы в сеях нейтраль силового трансформатораизолирована в связи с тем, что кон.такты 6 и 11 разомкнуты, Контакты13 и 16 находятся во включенном состоянии. При возникновении в нейтрали внутренних перенапряжений пониженных величин искровой промежуток 2пробивается И нейтраль силового трансформатора 1. заземляется через резисторы 3 и 4, а также трансформатор тока 5, Происходит ограничение внутренних перенапряжений по величине иснижение вероятности развития во времени. Выбор величины пробивного напряжения искрового промежутка 2 осуществляется в зависимости от статистической оценки, усредненных потоков перенапряжения для разных групп подстан.6616ций применительно к конкретным сетям соответствующего напряжения .При воздействии внутренних перенапряжений выше минимально выбранной величины происходит включение контактов б от реле трансформатора напряжения 17 и шунтировка искрового про межутка 2. В случае пробоя искрового промежутка 2 при воздействии внутренних перенапряжений ниже минимально выбранной величины, ко при возникновении повышенных токов в нейтрали сило ного трансформатора, происходит включение контактов б от "реле трансформатора тока 5, при этом напряжение, возникающее на резисторе 4, прикладывается к выпрямительному устройству 14, и по, обмоТке управления 15 при включенных контактах 16 начинает протекать выпрямленный ток, что принодит к началу процесса уменьшения индуктивного сопротивлениярабочей обмотки 9 дросселя насыщения и обеспечению предварительного снижения сопротивления касьпцающегося дросселя до возникновения необходимости его включения в нейтраль силового трансформатора 1 для ограничения Внутренних перенапряжений опасной величины.Снижение напряжения на резисторе 3 специально подобранным насыщающимся реактором 7 способствует поддержанию напряжения на резисторе 4, не смотря на шунтировку последнего выпрямленным током обмотки управления 15, и исключает вероятность снижения насыщения дросселя киже требуемой величины. 35. Такое решение исключает необходимость в постоянном подпитывании обмотки управления 15 от постоянного источника постоянного тока и в дополнительной обмотке управления. 40При снижении воздействующих внутренних перенапряжений и токов в кейт рали силового трансформатора 1 ниже минимально выбранных величин контакты б размыкаются и устройство полностью возвращается в первоначальное положение.Ток через активное сопротивление 12 и еще ке сниженное индуктивное сопротивление рабочей обмотки 9 дросселя насыщения весьма незначи телен по сравнению с током через .резисторы 3, 4 и поэтому существенного влияния в работе устройства не оказывает.В случае Повышения внутренних 55 перенапряжений, выше допустимой величины уже при включенных контактах б, напряжение в нейтрали силового трансформатора 1 увеличивается и повышается эФФективность шунтировки резистора 3 насыщающимся реактором 7, что в комплексе приводит к сохранению или при необходимости к увеличению тока через резистор 4, а следовательно, к увеличению напряжекиФ питания ныпрямителького устройства. 79 614 с последующим увеличением тока в обмотке управления 15 и более интенсивным снижением сопротивления рабочей обмотки 9 насьпцающегося цросселя, а это, в свою очередь, приво 1 ит к увеличению тока, протекающего через резистор 12, и росту величинй напряжения на искроном промежутке 8.Кроме того, подбор Величины резистора 12 в зависимости от электрических параметров всего устройства способствует регулировке тока в обмотке управления 15 в зависимости от снижения сопротивления в рабочей обмотке 9, При достижении ннутренними перенапряжениями или токами в нейтрали силового трансформатора опасных величин суммарное напряжение на резисторах 3 и 12 достигает пробивной величины искрового промежутка 8, который, пробившись, замыкается контактами 11 быстродействующего, автомата в результате срабатыванияеле от трансформатора тока 30. Кратовременное пребывание контактов б и 11 в одновременно замкнутом состоянии способствуют эффектйвному снижению внутренних перенапряжений опасной величины й нейтрали силового трансформатора 1 в начальный момент их воздействия в .связи с сохранением необходимого напряжения на выпрями- тельном устройстве 14 в результате шунтировки насыщающимся реактором 7 не только резистора 3, но и парал. лельно подключенного резистора 12. Далее эффективная шунтировка дополнительной ветви сниженным сопротивлением рабочей обмотки 9 приводит к размыканиюконтактов б в связи со снижением в указанной ветви напряжения и тока, ниже минимально допустимых величин с одновременным исчезновением эффекта шунтировки резистора 12 насыщающимся реактором 7.В процессе увеличения сопротивления рабочей обмотки 9 с целью ограничения тока короткого замыкания до отключения линейного выключателя резистор 12, подключенный посЛедовательно с резистором 4, ограничивает ток, а следовательно, и напряжение подпитки выпрямительного устройства 14 до минимальной величины, исключающей работу защит дополнительной ветви по включению контактов б, и не допускает возникновение эффективной величины тока в обмотке управления 15.При снижении тока в рабочей обмотке 9 касыцающегося дросселя, ниже минимально допустимой величины, от. ключаются контакты 11 от реле транс. форматора тока 10 и устройство возвращается в первоначальное положение.Однако и результате воздействия внутренних перенапряжений опасной величины возможны последующие повреждения изоляции электротехнического оборудования и линий электропередач свозникновением однофазных токов короткого замыкания еще при включенных контактах 11.В первый момент времени опаснаявеличина тока однофаэного короткогозамыкания в нейтрали силового трансформатора 1 проходит через индуктивное сопротивление рабочей обмотки 9, хотя и предварительно насыщенного дросселя, однако вызываетсрабатывание реле от трансформаторанапряжения 18 с последующим отключением контактов 16 автомата гащения поля в цепи обмотки управления15 и контактов 13 в цепи последовательно соединенных резисторов4 и 12.Как показали исследования переходного процесса практически беэынерционно индуктивное сопротивление рабочей обмотки 9 насыщающегося дросселя многократно возрастает, чтообусловливает соответствующее эффективное ограничение величины токаоднофазного короткого замыканиядо его отключения линейным выключателем.Далее происходит срабатываниереле от трансформатора тока 10,иконтакты 11 отключаются с последующим включением контактов 16 и 13при срабатывании реле от трансформатора напряжения 18,устройство возвращается в первоначальное. положение.Технико-зкономическая эффективность изобретения определяется тем,что его использование в сетяхлюбого класса напряжения независимо от режима заземления нейтралисущественно повышает надежностьработы основного электротехнического оборудования в энергетике.В системах с изолированной нейтралью предлагаемое устройство снижает перенапряжение при возникновениях перемещающейся дуги замыканияна землю, неполнофазных режимах иФеррорезонансных явлениях с сохранением токов замыкания в регламентируемых пределах,В системах с эффективным заземлением нейтрали предлагаемое устройствб устраняет все выше укаэанныенедостатки прототипа.ф системах с глухим заземлениемнейтрали предлагаемое устройство способствует эффективному снижению однофазных токов короткого замыкания,будучи включенным в нейтраль мощныхтрансформаторов, ограничивает повышение напряжения на изоляции нейтрали до допустймой величины.Важным пРеимуществом предлагаемогоустройства является комплексное ограничениевнутренних перенапряжений итокбв короткого замыкания присохранении положительных Факторов быстродействия в связи с предварительнымвозбуждением дросселя до появления аварийных режимов. Устройство может быть применено не только в энергосетях высокого напряжения, но и в различных электрических аппаратах для эффективного ограничения внутренних перенапряжений и токов однофазного короткого замыкания,1 О15 20 25 30 35 40 4550 55 Формула изобретения 1. Устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрическихсетях, работающих с заземленной нейтралью, содержащее две заземленныеветви, в одну из которых включенчерез искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом дроссель, рабочая обмотка которого включена последовательно с искровым промежутком, а обмотка управления подключена к источнику постоянного токачерез размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатортока, а во вторую ветвь включен искровой промежуток, о т л и ча ющ е е с я тем, что, с целью эффективного ограничения внутренних перенапряжений и сохранения быстродействия при ограничении токов однофаэногокороткого замыкания, оно дополнительно снабжено двумя трансформатораминапряжения, подключенными к искровымпромежуткам со стороны земли, дополнительным коммутационным аппаратом,тремя резисторами и трансформаторомтока, включенным во вторую ветвь,причем два указанных резистора соединены между собой последовательно ивключены между землей и искровым промежутком второй ветви, а точка соеинения резисторов через третий реистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата подсоединена к точке соединения искрового промежуткаи дросселя первой ветви, при этомискровой промежуток второй ветвишунтирован дополнительным коммутационным аппаратом,2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что источник постоян. ного тока выполнен в виде моста,. собранного на диодах, одна диагональ которого подсоединена к одному из последовательно соединенных резисторов, а вторая диагональ через размыкающий контакт коммутационного аппарата подсоединена к обмотке управления реактора.3, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем,что с целью: увеличения ограничения тока и напряжения онодополнительно снабжено нелинейным ферромагнитным элементом, подключенным параллельно резистору ,второй ветви, подсоединенному к искровому промежутку.661679 10 Составитель Л. ДементьеваТехред Н,ВабуркаКорректор С,ШекмаГ Редактор В.фельдма Заказ 2503/59 Подписное 4/5 н чс-деенчвмвЫюцм 4 з"зю- иал ППП Патентф, г.ужгород, ул. Проектная, 4 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9478387, кл. Н 02 Н 1/04, 1973. Тираж 856 ЦНИИПИ,Государств по делам изобр 3035 Москва, Ж, 2. Заявка 92083586/07,.кл. Н 02 Н 3/00, 16.12;74, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства. комитетаи открытиая наб.,ногениаушс

Смотреть

Заявка

2450627, 07.02.1977

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ДНЕПРОЭНЕРГО"

НАЗАРОВ АДОЛЬФ ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02H 9/00

Метки: заземления, нейтрали, трансформатора

Опубликовано: 05.05.1979

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-661679-ustrojjstvo-dlya-zazemleniya-nejjtrali-transformatora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для заземления нейтрали трансформатора</a>

Похожие патенты