НЕРЕЗОНИРУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК H01F38/24 H01F27/42 

Изобретение относится к электроэнергетике и конкретно касается устройств и способов защиты трансформаторов напряжения от повреждений сверхтоками при феррорезонансных процессах в сетях с изолированными нейтралями.

Известен антирезонансный трансформатор напряжения, в котором две его первичные обмотки подсоединены между фазами шин, вторичные обмотки первыми выводами соединены между собой в общую точку, которая подсоединена к земле, а другие выводы подсоединены ко входам вторичных цепей напряжения /Журнал "Электрические станции", 1990, N 6, стр. 64-68, рис. 2/.

В известном трансформаторе для сигнализации состояния изоляции сети используют третью первичную обмотку, которая подсоединена между фазой шин и землей. Такое подсоединение третьей первичной обмотки может вызывать явление феррорезонанса ее с емкостью шин и подсоединенного к ним оборудования. Таким образом, известный трансформатор хотя и уменьшает количество случаев феррорезонанса, однако не ликвидирует полностью возможность его возникновения, а это может вызывать сверхтоки в этой обмотке и ее перегорание. То есть здесь не обеспечиваются полностью нерезонирующие свойства, повышенная надежность и устойчивость трансформатора к перемежающимся дуговым замыканиям сети на землю.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования трансформатора напряжения, в котором использование емкостного делителя напряжения для сигнализации наличия "земли" в сети с изолированной нейтралью полностью исключает возможность возникновения феррорезонансных явлений, и за счет этого обеспечивается абсолютная надежность и устойчивость к перемежающимся дуговым замыканиям сети на землю.

Поставленная задача решается тем, что нерезонирующий трансформатор напряжения, в котором две первичные обмотки подсоединены между фазами шин, вторичные обмотки первыми выводами соединены между собой в общую точку, которая подсоединена к земле, согласно изобретению, содержит емкостной делитель напряжения, подсоединенный между общей для двух первичных обмоток фазой и землей, а его выход и другие выводы вторичных обмоток подсоединены ко входам линейного преобразователя напряжений, выходы которого подсоединены ко входам вторичных цепей напряжения, обеспечивающий возможность осуществления контроля всех напряжений сети и напряжения нулевой последовательности.

Линейный преобразователь напряжений, выполненный, например, на базе активных суммирующих преобразователей синусоидальных напряжений /В.Г.Дорогунцев, Н.И.Овчаренко. Элементы автоматических устройств энергосистем. - М.: Энергия, 1979, 3.12, рис. 3.29/ предназначен для формирования семи необходимых напряжений из трех, снимаемых со вторичных обмоток трансформатора напряжения и емкостного делителя напряжения.

Использование емкостного делителя и подсоединение двух других обмоток трансформатора на линейные напряжения полностью исключает феррорезонанс в сети после обрывов "земли" и тем самым устраняет возможность повреждения трансформатора напряжения сверхтоками, которыми сопровождаются феррорезонансные процессы. Кроме того, этот трансформатор дает возможность с необходимой точностью осуществлять учет электроэнергии, которая отпускается потребителям (это осуществляется от двух обмоток трансформатора напряжения), а также эффективно выявлять в сети наличие "земли" по напряжению нулевой последовательности, что дает возможность персоналу подстанции быстро и надежно определять поврежденную фазу для ликвидации аварии.

На чертеже представлена схема нерезонирующего трансформатора напряжения.

К шинам 1 подстанции подсоединены на линейные напряжения две первичные обмотки трансформатора напряжения 2. Емкостной делитель напряжения 3 подсоединен к фазе шин 1, общей для двух первичных обмоток трансформатора напряжения 2 и землей, а выход емкостного делителя 3 вместе с выводами вторичных обмоток трансформатора напряжения 2 подсоединен к линейному преобразователю напряжений 4, выходы которого подсоединены ко входам вторичных цепей напряжения, обеспечивающих возможность осуществления контроля всех напряжений сети и напряжения нулевой последовательности.

Схема работает следующим образом. Появление и обрыв "земли" в сети не может вызвать при такой схеме подсоединения трансформатора 2 феррорезонансных процессов, поскольку здесь связь с землей осуществляется только через емкостной делитель напряжения 3. Вместе с тем благодаря линейному преобразователю напряжений 4 осуществляется контроль всех линейных и фазных напряжений сети, а также напряжения нулевой последовательности, что дает возможность быстро и эффективно выявлять поврежденную фазу в сети и соответственно принимать меры для ликвидации аварии. Это осуществляется за счет того, что на линейный преобразователь напряжений 4 поступают со вторичных обмоток трансформатора напряжения 2 и емкостного делителя напряжений 3 следующие напряжения: u_ab, u_cb, u_b. На выходе линейного преобразователя напряжений путем сложения (вычитания) формируются три линейных напряжения: u_ab=u_ab, u_bc= -u_cb, u_ca=-u_ab+u_b; три фазных напряжения: u_a=u_ab+u_b, u_b=u_b, u_c=u_cb+u_b и напряжение нулевой последовательности
u₀=l/3(u_ab+u_cb+3u_b)=l/3[(u_a-u_b)+(u_c-u_b)+3u_b]=l/3(u_a+u_b+u_c),
что и отмечено на чертеже.

Таким образом, полностью осуществляется контроль всех напряжений в нормальных и аварийных режимах работы электрической сети, аналогично обычным трансформаторам напряжения типа НАМИ, НТМИ, ЗНОМ, НОМ. Поскольку для выявления поврежденной фазы высокая точность измерений необязательна, а счетчики отпущенной электроэнергии подсоединены ко вторичным обмоткам трансформатора напряжения 2 и осуществляют ее учет с необходимой высокой точностью, то такая схема найдет самое широкое применение в электрических сетях энергосистем.

Использование: в электроэнергетике для защиты от повреждений сверхтоками при феррорезонансных процессах в сетях с изолированными нейтралями. Технический результат заключается в обеспечении надежности и устойчивости к перемежающимся дуговым замыканиям сети на землю. К шинам подстанции подсоединены на линейные напряжения две первичные обмотки трансформатора напряжения (2). Емкостной делитель напряжения (2 )подсоединен к фазе шин (1), общей для двух первичных обмоток трансформатора (2) и землей, а выход емкостного делителя (3) вместе с выводами вторичных его обмоток подсоединены к линейному преобразователю напряжений (4), выходы которого подсоединены ко входам вторичных цепей напряжения, обеспечивающего возможность осуществления контроля всех напряжений сети и напряжения нулевой последовательности. 1 ил.

Нерезонирующий трансформатор напряжения, в котором две первичные обмотки подсоединены между фазами шин, вторичные обмотки первыми выводами соединены между собой в общую точку, которая подсоединена к земле, отличающийся тем, что он содержит емкостной делитель напряжения, подсоединенный между общей для двух первичных обмоток фазой и землей, а его выход и другие выводы вторичных обмоток трансформатора напряжения подсоединены ко входам линейного преобразователя напряжений, выходы которого подсоединены ко входам вторичных цепей напряжения, обеспечивающего возможность осуществления контроля всех напряжений сети и напряжения нулевой последовательности.