РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ЭНЕРГОСЕТЬ Российский патент 2008 года по МПК H02H7/26 H01H33/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к многофазной электрической распределительной энергосети согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Из статьи Райнера Битч и Фридриха Рихтера в журнале ETZ-A, том 98 (1977), страницы 137-141 известна высоковольтная трехфазная распределительная энергосеть. Эта распределительная энергосеть имеет воздушные линии, которые соединяют различные распределительные подстанции и потребителей. В распределительных станциях этой распределительной энергосети предусмотрены силовые выключатели, которые служат, среди прочего, для защиты линий и потребителей от вызываемых коротким замыканием вредных последствий. Эти силовые выключатели в случае аварии селективно отключают дефектные зоны распределительной энергосети. Предлагаемый в торговле силовой выключатель как правило справляется с возникающими в распределительной энергосети случаями переключения. Однако если распределительная энергосеть имеет сравнительно большую мощность короткого замыкания с аварийными токами в диапазоне свыше около 40 кА до 50 кА, то возможно, что обычные силовые выключатели не всегда надежно справляются со специальными случаями не удаленного короткого замыкания.

При отключении неудаленного короткого замыкания в начальной гасящей фазе силового выключателя после гашения дуги выключения в растворе контактов между главными контактами возникает особенно большая крутизна восстанавливающегося напряжения, которая в обычных силовых выключателях может приводить к нежелательному повторному зажиганию дуги в растворе контактов и тем самым к отказу силового выключателя. Для предотвращения таких неправильных коммутационных операций в многофазных распределительных энергосетях предусматриваются меры для предотвращения появления большой крутизны восстанавливающегося напряжения. В качестве проверенного средства хорошо зарекомендовала себя установка конденсаторов, которые понижают собственную частоту рассматриваемой как LC-контур распределительной энергосети, так что крутизна восстанавливающегося напряжения имеет лишь небольшие величины, с которыми надежно справляются обычные силовые выключатели. Конденсаторы устанавливают, как правило, между высоковольтным потенциалом распределительной энергосети и землей.

Эта установка конденсаторов требует затрат средств и места для установки этих элементов. Кроме того, каждый из этих конденсаторов имеет изоляционный промежуток на землю, который требует ухода, что приводит к дополнительным затратам и при этом необходимое для этого ухода время несколько ограничивает готовность распределительной энергосети. Установка дополнительных конденсаторов может так изменять собственную частоту распределительной энергосети, что становятся возможными феррорезонансы. На основе этих феррорезонансов в процессах переключения в сети могут возникать нежелательные перенапряжения.

Сущность изобретения

Изобретение, характеризуемое в независимом пункте формулы изобретения, решает задачу создания многофазной распределительной энергосети, в которой нет необходимости в дополнительных конденсаторах для уменьшения обусловленной конструкцией крутизны восстанавливающегося напряжения. В распределительной энергосети согласно изобретению с по меньшей мере одной многофазной воздушной линией предусмотрен в качестве силового выключателя для защиты по меньшей мере одной воздушной линии гибридный силовой выключатель. Гибридный силовой выключатель имеет по меньшей мере две выключательные камеры, работающие с различными гасящими средами. По меньшей мере одна первая из этих выключательных камер выполнена с возможностью длительного выдерживания высоких выдерживаемых напряжений, и по меньшей мере одна вторая из этих выключательных камер выполнена с возможностью выдерживания относительно большой начальной крутизны восстанавливающегося напряжения. В предпочтительном варианте выполнения в качестве второй выключательной камеры предусмотрена по меньшей мере одна вакуумная дугогасительная камера. Возможно также применение других выключательных и изоляционных сред в таких гибридных силовых выключателях.

Обеспечиваемые с помощью изобретения преимущества состоят в том, что отпадает необходимость в дополнительных конденсаторах, за счет чего уменьшается потребность в месте для распределительных подстанций распределительной энергосети, так что снижаются затраты на строительство распределительной энергосети. Кроме того, вместе с этими конденсаторами отпадают дополнительные изолированные промежутки и тем самым затраты на регулярную чистку этой изоляции. С устранением дополнительных конденсаторов отпадает также опасность возникновения нежелательных феррорезонансов в распределительной энергосети.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание изобретения, его модификаций и обеспечиваемых тем самым преимуществ со ссылками на чертежи, на которых в качестве одного возможного пути выполнения изображено:

фиг.1 - схема замещения части обычной распределительной энергосети,

фиг.2 - схема замещения части упрощенной распределительной энергосети согласно изобретению.

Все элементы, не необходимые для непосредственного понимания изобретения, не изображены, соответственно, не описываются.

Пути реализации изобретения

На фиг.1 показана сильно упрощенная однофазная схема замещения обычной распределительной энергосети. Присутствующие, как правило, разъединители со складывающимися ножами, заземлители и измерительные преобразователи не изображены, так же как генераторы энергии. Эта распределительная энергосеть 1 имеет находящуюся под потенциалом высоковольтную часть 2 и заземленную часть 3. Между расположенной в высоковольтной части 2 клеммой 4 и расположенной в заземленной части 3 клеммой 5 включено омическое сопротивление 6 последовательно с конденсатором 7. Сопротивление 6 представляет омическую составляющую полного сопротивления сети, конденсатор 7 представляет емкостную составляющую полного сопротивления сети и включенная перед клеммой 4 индуктивность 8 представляет индуктивную составляющую полного сопротивления сети. От клеммы 4 отходит воздушная линия 9. В начале этой воздушной линии 9, также как на другом, не изображенном конце, предусмотрен силовой выключатель 10, при этом в случае аварии эти оба силовых выключателя отключают воздушную линию 9.

Непосредственно после силового выключателя 10 предусмотрена клемма 11. Между этой клеммой 11 и расположенной в заземленной части 3 клеммой 12 включен дополнительный конденсатор 13. Такой же дополнительный конденсатор предусмотрен также на другом конце свободной линии 9. Если, например, в результате удара молнии в месте 14 аварии возникает короткое замыкание 15 на землю, то оба силовых выключателя должны отключить воздушную линию 9. Если место 14 аварии находится сравнительно близко к силовому выключателю 10, т.е. в зоне, в которой относительно силового выключателя 10 можно говорить о возникновении неудаленного короткого замыкания, то за счет дополнительного конденсатора 13 крутизна подъема восстанавливающегося напряжения ограничивается до таких величин, с которыми может успешно справляться силовой выключатель 10. В этом случае вызываемые неудаленным коротким замыканием на отрезке между силовым выключателем 10 и местом 14 аварии процессы бегущей волны не могут вызывать помех.

На фиг.2 показана сильно упрощенная однофазная схема замещения распределительной энергосети 1 согласно изобретению. Присутствующие, как правило, разъединители со складывающимися ножами, заземлители и измерительные преобразователи не изображены, так же как генераторы энергии. Эта распределительная энергосеть 1 имеет находящуюся под потенциалом высоковольтную часть 2 и заземленную часть 3. Между расположенной в высоковольтной части 2 клеммой 4 и расположенной в заземленной части 3 клеммой 5 включено омическое сопротивление 6 последовательно с конденсатором 7. Сопротивление 6 представляет омическую составляющую полного сопротивления сети, конденсатор 7 представляет емкостную составляющую полного сопротивления сети, и включенная перед клеммой 4 индуктивность 8 представляет индуктивную составляющую полного сопротивления сети. От клеммы 4 отходит воздушная линия 9.

В начале этой воздушной линии 9, так же как на другом, не изображенном конце, предусмотрен гибридный силовой выключатель 16, при этом в случае аварии эти оба гибридных силовых выключателя отключают воздушную линию 9. Если, например, в результате удара молнии в месте 14 аварии возникает короткое замыкание 15 на землю, то оба гибридных силовых выключателя безупречно отключают воздушную линию 9. Они отключают воздушную линию 9 также без проблем в случае аварии типа неудаленного короткого замыкания, поскольку они справляются с любой крутизной нарастания восстанавливающегося напряжения в распределительной энергосети 1. Поэтому в данном случае нет необходимости в конденсаторах для уменьшения нарастания восстанавливающегося напряжения.

Гибридный силовой выключатель 16 в предпочтительном варианте выполнения имеет две включенные последовательно выключательные камеры 17 и 18, из которых первая выключательная камера 17 выполнена в виде наполненной изоляционным газом камеры, в то время как вторая выключательная камера 18 выполнена в виде вакуумной дугогасительной камеры. Первая выключательная камера 17 выполнена с возможностью выдерживания долговременных высоких выдерживаемых напряжений (рабочих напряжений). Вторая выключательная камера 18 выполнена с возможностью выдерживания относительно большой начальной крутизны восстанавливающегося напряжения, она принимает на себя в период времени сразу после гашения дуги выключения сравнительно большую крутизну нарастания восстанавливающегося напряжения. В течение этого периода времени продолжается обдув газом раствора контактов первой выключательной камеры 17 и очищение его от проводящих остатков выключения, так что он после этого достигает достаточной диэлектрической прочности для выдерживания дальнейшего нарастания восстанавливающегося напряжения и затем рабочего напряжения. Кроме того, гибридный силовой выключатель 16 снабжен эффективным управлением напряжения, которое обеспечивает отсутствие диэлектрической перегрузки обеих выключательных камер 17 и 18 во время процесса выключения и во время нормальной работы.

Отсутствие дополнительных конденсаторов имеет большое преимущество, заключающееся в том, что собственная частота распределительной энергосети с большим запасом находится достаточно далеко от диапазона, в котором могут возникать вредные феррорезонансы. За счет этого повышается надежность работы и готовность распределительной энергосети.

Перечень позиций

1 Распределительная энергосеть;

2 Высоковольтная часть;

3 Заземленная часть;

4, 5 Клемма;

6 Сопротивление;

7 Конденсатор;

8 Индуктивность;

9 Воздушная линия;

10 Силовой выключатель;

11, 12 Клемма;

13 Дополнительный конденсатор;

14 Место неисправности;

15 Короткое замыкание на землю;

16 Гибридный силовой выключатель;

17, 18 Выключательная камера.

Изобретение относится к распределительной энергосети, содержащей по меньшей мере одну многофазную воздушную линию и по меньшей мере один предусмотренный для защиты по меньшей мере одной воздушной линии силовой выключатель. В качестве силового выключателя предусмотрен гибридный силовой выключатель, имеющий по меньшей мере две последовательно включенные выключательные камеры. По меньшей мере одна первая выключательная камера выполнена с возможностью долговременного выдерживания высоких рабочих напряжений, а по меньшей мере одна вторая выключательная камера выполнена с возможностью выдерживания относительно большой начальной крутизны восстанавливающегося напряжения. Технический результат - создание многофазной более дешевой в изготовлении распределительной энергосети, в которой нет необходимости в дополнительных конденсаторах для уменьшения обусловленной конструкцией крутизны восстанавливающегося напряжения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Распределительная энергосеть, содержащая по меньшей мере одну многофазную воздушную линию (9) и по меньшей мере один силовой выключатель для защиты по меньшей мере воздушной линии (9), отличающаяся тем, что в качестве силового выключателя предусмотрен гибридный силовой выключатель (16), имеющий по меньшей мере две последовательно включенные выключательные камеры (17, 18), причем по меньшей мере одна первая выключательная камера (17) выполнена с возможностью долговременного выдерживания высоких рабочих напряжений и по меньшей мере одна вторая выключательная камера (18) выполнена с возможностью выдерживания относительно большой начальной крутизны восстанавливающегося напряжения.2. Распределительная энергосеть по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере две выключательные камеры (17, 18) работают с различными гасящими средами.3. Распределительная энергосеть по п.2, отличающаяся тем, что в качестве второй выключательной камеры предусмотрена по меньшей мере одна вакуумная выключательная камера.4. Распределительная энергосеть по из п.3, отличающаяся тем, что в период времени после гашения дуги выключения продолжается обдув раствора контактов первой выключательной камеры (17) и очищение его от проводящих остатков выключения.5. Распределительная энергосеть по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что гибридный силовой выключатель (16) снабжен управлением напряжения, которое обеспечивает отсутствие диэлектрической перегрузки обеих выключательных камер (17, 18) во время процесса выключения и во время нормальной работы.6. Распределительная энергосеть по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что в начале и в конце воздушной линии (9) соответственно предусмотрен гибридный силовой выключатель (16) без дополнительных конденсаторов для уменьшения нарастания восстанавливающегося напряжения.