Комбинированное трансформаторное устройство высоковольтных сетей с изолированной нейтралью

38859 АЗ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 151)5 Н 02 Н 9 ЙСАНИ К ПА ЕНТУ оковольтной апо объединения м. В. И,Ленина ьяк, С.А, Юхим- Левитский(ЗО) агрегат типа 498, ЭПС. 1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОврдомство сссРГОСПАТЕНТ СССР)(21) 4907112/07 (2 ) 26.12.90 (4 ) 30.08.93. Бюл. М 32 0 )Запорожский завод выс паратуры Производственно "Зэпорожтрансформатор" и (7) А.И. Назаров, Б,С, Трет чук, В.В. Андрющенко, С.К.и Аэука Клемент (А 5 Р) (7) Б С. Третьяк (56) Тра нсфо рм вторн ы йТАДТМ/10-У 1, паспорт М(5 ) КОМБИНИРОВАННОЕ ТРАНСФОРМАТ РНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОВОЛЬТН Х СЕТЕЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ Н ЙТРАЛ Ь Ю (57) Использование: в электротехнике, для защиты от перенапряжений в аварийных и пбслеаварийных режимах элементов высоковольтных сетей с изолированной нейтралью, Сущность: устройство содержит силовой трансформатор 2 с нейтралью, заземленной через второй реактор 3 (.1). ВтоФ д С ричная обмотка трансформатора 17 соединена в треугольник, в который включен первый реактор (.2), параллельно которому включен блок управления. и коммутации 8. Параллельно второму реактору ( 1) включено два резистора, средняя точка которых выведена и предназначена для подключения к нейтрали трансформатора напряжения, Нормально реактор (2) во вторичной обмотке эакорочен, при точках в треугольнике или в нейтрали трансформатора, или в цепи, соединяющей среднюю точку резисторов и нейтраль трансформатора. напряжения, больших соответствующей уставки, первый реактор (Ь) вводится во вторичную обмотку путем его расшунтиро- Б вания блоком 8. Силовой трансформатор 2, первый и третий трансформаторы тока (ТА 1, ТА 3), оба реактора установлены в основном металлическом кожухе, блок управления и коммутации 8, блок резисторов и второй трансформатор тока (ТА 2) - в дополнительном металлическом кожухе. 7 з.п. флы, б ил.ОО1838859 50 55 Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторным устройствам для защиты от перенапряжений ваварийных и послеаварийных режимах элементов высоковольтных сетей с изолированной нейтралью,Целью изобретения является повышение эффективности защиты от перенапряжений путем их снижения до уровнядопустимых, повышения качества электрической энергии, ликвидации повреждаемости элементов сетей и обеспечениянадежности,На фиг. 1 изображен общий вид комбинированного трансформаторного устройства, вариант размещения силовоготрансформатора и реакторов один под другим; на фиг. 2 - общий вид комбинированного трансформаторного устройства,вариант размещения реакторов рядом с силовым трансформатором; на фиг. 3 - сечение А - А на фиг. 1; на фиг, 4 - вид Б на фиг,1; на фиг. 5 - электрическая схема соединения аппаратов в устройстве.Комбинированное трансформаторное 25устройство, подсоединяемое к высоковольтной сети, содержит металлический кожух 1,в котором размещается трехфазный силовой трансформатор 2, реакторы 3 (Ь и 1.2) итрансформаторы тока 4 (ТА 1 и ТАЗ), ЗОТрехфазный силовой трансформатор2 может выполняться или на трех независимых магнитопроводах, или на трехстержневом магнитопроводе, или смагнитопроводом броневого типа. 35На кожухе 1 устанавливаются выводы 5,расположенных внутри кожуха 1 аппаратов2, 3, 4, блок сопротивлений (резисторов) 6 свыведенной средней точкой, четырехполюсный заземлитель 7, блок управления и коммутации 8 и трансформатор тока 4 (ТА 2),Установленные вне основного металлического кожуха 1, аппараты - блок резисторов 6, заземлитель 7, блок управления икоммутации 8, вывода 5 и трансформаторы 45 тока 4 (ТА 2) закрываются дополнительным кожухом 9, снабженным проемами 10 с уплотнениями для ввода внешних цепей и смотровыми окнами 11 для наблюдения за положением заземлителя 7, Шины 12 установлены для удобства подключения внешних цепей,В кожухе 1 реакторы 3 (О и 12) установлены над трехфазным силовым трансформатором 2, либо рядом с ним.Основной кожух 1 в зависимости от принятой конструкции трансформатора силового 2 и реакторов 3 (Ь и 2) заполняетсяэлектроизоляционной жидкостью или изоляционным газом, или воздухом,В последнем случае металлический кожух 1 выполняется с жалюзями на стенках для воздушного охлаждения находящихся внутри аппаратов.В дополнительном кожухе 9 посредством перегородок 13 выделен отсек 14, в котором размещается блок управления и коммутации 8 и привод 15 эаземлителя 7.Согласно электрической схемы (см. фиг; 5) комбинированного трансформаторного устройства, первичная обмотка 16 силового трансформатора 2 соединяется в звезду, нейтраль которой эаземляетсячерез реактор 3 ( 1), рассчитанный на максимальный ток в первичной цепи не менее ЗОА, а вторичная обмотка 17 трансформатора 2 соединяется в открытый треугольник с одной заземленной вершиной и с включенным в этот треугольник через трансформатор тока 4 (ТАЗ) и блок управления и коммутации 8 (БУ) реактором 3 0. 2).В нейтрали первичной обмотки 16 установлен трансформатор тока 4 (ТА 1), вторичная обмотка которого подключена к блоку управления и коммутации 8.Параллельно реактору 3 (01), установленному в цепи нейтрали первичной обмотки 16 силового трансформатора 2, установлен блок сопротивлений (резисторов) 6, представляющий собой активный оммический делитель напряжения с отношением плеч 1: 1, в среднюю точку 18 которого подключается через трансформатор тока 4 (ТА 2) вывод нейтрали трансформатора напряжения (не показан), установленного в высоковольтной цепи.Комбинированное трансформаторное устройство работает следующим образом; силовой трансформатор 2 через выводы 5 подключается к сети высокого напряжения вводами А, В, С,Ввод "О" соединяется с нулевым выводом трансформатора напряжения секции высоковольтной сети.В нормальном режиме реактор 3 (2) включен в разомкнутый треугольник вторичной обмотки 17 силового трансформатора 2. При отсутствии короткого замыкания или других аварийных или коммутационных режимов в сети через нейтраль комбинированного трансформаторного устройства протекает незначительный ток небаланса трехфазной цепи, поэтому на реакторах 3(0 и 1-2) и на резисторах 6 (й) отсутствуют заметные падения напряжения, в цепях трансформаторов тока ТА 1, ТА 2, ТАЗ электрический ток практически отсутствует и на блок управления и коммутации 8 управляющие сигналы не подаются.При возникновении в сети, например, однофазного замыкания через трансформатор тока 4 (ТА 1), установленный в нейтрали первичной. обмотки 16 силового трансформатора 2 протекает электрический ток, величина которого зависит от комплексных параметров сети, видов подключенных источйиков мощности и нагрузок на момент замыкания и в течение времениего существования,Когда электрический ток в нулевом выводке силового трансформатора 2 достигает значения описанного для реактора 3 ( 2), включенного во вторичную обмотку 17 трансформатора 2, вторичный ток трансформатора тока 4 (ТА 1) достигает величины, достаточной для срабатывания блока управления и коммутации 8.Блок управления и коммутации 8 переклнрчается и шунтирует низковольтный реактор 3 (12), включенный в разомкнутый треугольник обмотки 17 низшего напряжения силового трансформатора 2,При снижении тока, протекающего через трансформатор тока 4 (ТА 1) до величины, допустимой для реактора 2 (.2), блок управления и коммутации 8 автоматически переключается и включает в разомкнутый треугольник обмотки 17 низшего напряжения силового трансформатора 2 низковольтный реактор 3 (1 2),При возникновении в сети, например, однофазного замыкания на землю на нейтральном выводе силового трансформатора 2 и на нейтрали трансформатора напряжения (не входящего в устройство) появляются потенциалы относительно земли и через блок сопротивлений (резисторов) 6 (Я) ограничивается рост перенапряжений, относительно земли.При феррорезонансных явлениях электрический ток в нейтралях первичной обмотки 16 трансформатора 2 не достигает величины, необходимой для срабатывания блока управления и коммутации 8 от сигнала трансформатора тока 4 (ТА 1), но напряжение в разомкнутом треугольнике вторичной обмотки 17 достигает опасной величины для изоляции обмотки 17 и реактора 3 (3 2). При этом режиме возрастает ток в нейтрали трансформатора напряжения, на рост которого реагирует трансформатор тока 4 (ТА 2), который дает управляющий сигнал с выводов а, в на вывода а, в блока управления и коммутации 8, который замыкает разомкнутый треугольник обмотки 17, в рвзультате чего исчезают опасные для изоляции напряжения.20 25 30 35 40 45 5055 51015 При возникновении высокочастотных симметрических колебаний в сети, электрические токи в нейтралях силового трансформатора 2 и трансформатора напряжения недостаточны для срабатывания трансформатора 4 (ТА 1 и ТА 2),В разомкнутом треугольнике вторичной обмотки 17 трансформатора 2 и реактора 3 (1 2) протекают токи, величина которых превышаетт допустимую.Трансформатор тока 4 (ТАЗ) подает управляющий сигнал на блок управления и коммутации 8, который замыкает разомкнутый треугольник обмотки 17, в результате чего исчезают опасные для обмотки 17 токи,После исчезновения аварийных режимов, токи в нейтралях силового трансформатора 2, трансформатора напряжения и цепи треугольника снижаются до величин, на которые не реагирует связанный с ними блок управления и коммутации 8 и комбинированное устройство возвращается в исходное положение и находится в режиме ожидания Заземлитель 7 включается приводом 15 для проведения работ по обслуживанию комбинированного устройства, он соединяет между собой и замыкает на землю все высоковольтные вывода 5 устройства, что обеспечивает безопасность обслуживания,Визуальный контроль за положением заземлителя 7 осуществляется через смотровые окна 11.Уплотнения в проемах 10 служат для защиты комбинированного устройства отпопадания пыли, грязи и т.д.При появлении аварийных режимов (короткого замыкания как металлического, так и с перемежающей дугой, обрыв фазы, внережимные коммутации) на поврежденных и условно "здоровых" фазах появляются большие перенапряжения, которые вызывают протекание больших токов в нейтрали силового трансформатора 2.На малых токах реагирует только реактор 3 ( 2) комбинированного устройства, это, как правило, режим феррорезонансных перенапряжений.При превышении электрического. тока выше допустимого для реактора 3 (1.2), последний шунтируется блоком управлония и коммутации 8 (БУ), и, ограничение токов в сети (перенапряжений) - это, как правило, режим замыкания с перемежающей дугой или обрыв фазы, осуществляется с помощью реактора 3 (Ь) в нейтрали первичной обмотки 16 силового трансформатора 2,Нзличие двух резисторов 6 с сопротивлением й в комбинации с реактором 3 (О) снижает также резонансные перенапряже 1838859заземлителя,ния в высоковольтных обмотках трансформатора напряжения в сети за счет ухудшения добротности резонансного контура.Таким образом, комбинированное трансформаторное устройство способно выявить и автоматически снижать фактически любые виды опасных перенапряжений в электрических высоковольтных сетях.Это особенно важно для промышленных сетей, где подобные режимы (работа на двух фазах или в режиме замыкания с перемежающей дугой) являются нормальным технологическим режимом этих сетей, а также для сетей с длинными кабельными ненагруженными линиями, в которых возникают большие емкостные перенапряжения.Комбинированное трансформаторное устройство позволяет снизить воздействие в высоковольтной сети эксплуатационных режимов при перекосах по нагрузкам (3 а и 3 р), по емкостям (Зс), колебательных процессов, смещение нейтрали и явление опрокидывания фаз.Формула изобретения 1, Комбинированное трансформаторное устройство высоковольтных сетей с изолированной нейтралью, содержащее силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду с выведенной нейтралью и подключена к сети, вторичная обмотка - в открытый треугольник с заземленной вершиной, замкнутый на первый реактор, первый трансформатор тока, включенный в нейтраль силового трансформатора, при этом силовой трансформатор, первый реактор и первый трансформатор тока заключены в основной металлический кожух, на котором установлены их выводы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от перенапряжений путем их снижения до уровня допустимых, повышения качества электрической энергии, ликвидации повреждаемости элементов сетей и обеспечения надежности, оно снабжено дополнительным металлическим кожухом, вторым реактором, двумя трансформаторами тока, четырехполюсным заземлителем, блоком управления и коммутации, блоком резисторов, состоящим из двух резисторов, соединенных последовательно, подключенных между нейтралью силового трансформатора и землей, средняя точка соединения которых введена и предназначена для подключения к нейтрали трансформатора на 5 10 15 20 25 30 35 40 4550 пряжения, установленного в сети, нейтраль силового трансформатора заземлена через второй реактор, блок управления и коммутации включен параллельно первому реактору, второй и третий трансформаторы тока включены соответственно в цепь, соединяющую среднюю точку резисторов и нейтраль трансформатора напряжения, и во вторичную обмотку силового трансформатора, выходы трех трансформаторов тока подключены к цепям управления блока управления и коммутации, причем второй реактор и третий трансформатор тока установлены в основном металлическом кожухе, при этом реакторы расположены над силовым трансформатором либо рядом с ним, на основном металлическом кожухе установлен и закреплен дополнительный металлический кожух, в котором установлены эаземлитель, блок управления и коммутации, блок резисторов и второй трансформатор тока.2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что силовой трансформатор выполнен либо с тремя независимыми магнитопроводами, либо с трехстержневым магнитопроводом, либо с магнитопроводом броневого типа.3. Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что основной металлический кожух заполнен электроизоляционной жидкостью или изоляционным газом или воздухом,4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что основной металлический кожух с воздушной изоляцией снабжен жалюзи для вентиляции.5. Устройство по пп, 1 - 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительный металлический кожух снабжен проемами для ввода и вывода проводов, предназначенных для присоединения к элементам сети,б. Устройство по п.5, отл и ча ю щеес я тем, что проемы выполнены с.уплотнениями.7. Устройство по пп. 1-6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительный металлический кожух снабжен смотровыми окнами, расположенными напротив заземлителя.8. Устройство по пп. 1-7, о т л и ча ющ е е с я тем, что в дополнительном металлическом кожухе посредством перегородок выполнен отсек, в котором расположены блок управления и коммутации и приводоставитель А.Назароехред М.Моргентал Тираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5