ПОДСТАНЦИЯ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2017 года по МПК H02J9/06 H02J3/38 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроустановкам для преобразования и распределения электроэнергии переменного тока и, в частности, к трехфазным комплектным распределительным устройствам, обеспечивающим первую категорию электроснабжения потребителей.

Известна сеть с изолированной нейтралью (Патенты №2121745; 2446533; 2501140 и др.).

Недостатком данной сети является высокий уровень внутренних перенапряжений, вызванных перемещающимся горением дуги при замыканиях на землю, и, как следствие, недостаточная надежность.

Известна сеть с резисторно-заземленной нейтралью (Патент №2352044).

Недостатком распределительных устройств данной сети является невозможность их резервирования от сети с глухозаземленной нейтралью из-за нечувствительности устройств релейной защиты к токам замыкания на землю.

В качестве прототипа принята схема распределительного устройства №10(6)-1 одна секционированная выключателями система шин [Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения. СТО 56947007-29.240.30.010-2008, с. 99;

http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/56947007-29.240.30.010-2008.pdf].

Недостатком данного технического решения является ограниченная область применения: возможность взаимного резервирования секций сборных шин при питании от сети с однородным типом заземления нейтрали.

Целью предлагаемого изобретения является осуществление взаимного резервирования питания секций сборных шин при питании одной из секций от сети с изолированной нейтралью, а другой - от сети с резисторно-заземленной нейтралью.

Указанная цель достигается тем, что подстанция трехфазного переменного тока, содержащая две секции сборных шин, к каждой из которых через коммутационные аппараты подключены питающая линия электропередачи (ЛЭП) и отходящие линии электропередачи (ЛЭП), а также перемычку, подключенную через два выключателя к секциям сборных шин, и устройства измерения и релейной защиты, установленные в цепях ЛЭП, дополнительно содержит устройство с пороговой вольтамперной характеристикой, подключенное между перемычкой и землей, при этом первая секция сборных шин питающей линией электропередачи соединена с сетью с изолированной нейтралью, а вторая секция сборных шин другой питающей линией соединена с сетью с резисторно-заземленной нейтралью; при этом в качестве устройства с пороговой вольтамперной характеристикой использован разрядник вакуумный управляемый (РВУ) с блоком управления.

На фигуре 1 представлена схема предлагаемого устройства.

К первой секции сборных шин (1) подключены питающая линия электропередачи (2) через выключатель (3), соединяющая секцию сборных шин (1) с электрической сетью с изолированной нейтралью (4), отходящие линии электропередачи (5), подключенные к секции сборных шин (1) через выключатель (6) и устройства измерения и релейной защиты (7), соединенные с исполнительным органом выключателя (6). Первая секция сборных шин (1) соединена со второй секцией сборных шин (8) электрической перемычкой (9), в цепи которой установлены выключатели (10).

Ко второй секции сборных шин (8) подключены питающая линия электропередачи (11) через выключатель (12), соединяющая секцию сборных шин (8) с электрической сетью с резисторно-заземленной нейтралью (13), отходящие линии электропередачи (14), подключенные через выключатель (15), исполнительный орган которого соединен с устройством измерения и релейной защиты (16). Устройство с пороговой вольтамперной характеристикой (17) подключено между электрической перемычкой (9) и землей.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме выключатели (10) в цепи перемычки (9) отключены.

При питании нагрузки от секции сборных шин (1) и замыкании на землю на отходящей линии электропередачи (5) ток в поврежденной цепи мал, и устройства измерения и релейной защиты (7) не действуют на отключение выключателя (6) поврежденной отходящей линии электропередачи (5), и питание потребителя не прерывается.

При многофазном коротком замыкании на отходящей линии электропередачи (5) ток в поврежденной цепи достаточно велик и устройства измерения и релейной защиты (7) действуют на отключение выключателя (6) и отключают поврежденную линию электропередачи (5), сохраняя питание других потребителей, питающихся от секции сборных шин (1).

При перерыве питания (отключении выключателя (3)) автоматически выключателями (10) включается электрическая перемычка (9) и секция сборных шин (1) соединяется с секцией сборных шин (8), питание которых осуществляется от электрической сети с резисторно-заземленной нейтрали (13).

При возникновении однофазного короткого замыкания на линии электропередачи (5), отходящей от секции сборных шин (1), напряжение в неповрежденных фазах сети повышается до линейного значения, что выше напряжения срабатывания устройства с пороговой вольтамперной характеристикой (17). В цепи поврежденной линии электропередачи (5) протекает ток, близкий к току двухфазного короткого замыкания, что вызывает работу устройств измерения и релейной защиты (7) поврежденной линии электропередачи (5) и отключает выключатель (6), сохраняя питание других потребителей. При отсутствии устройства с пороговой вольтамперной характеристикой (17) ток в поврежденной линии электропередачи (5), не превышающий 1000 А, мог бы не достигать уровня срабатывания защит.

При однофазном коротком замыкании на линии электропередачи (14), питающейся от секции сборных шин (8), устройство измерения и релейной защиты (16) отключают выключатель (15) поврежденной линии электропередачи (14), сохраняя питание других потребителей, питающихся от секции сборных шин (8).

При перерыве питания (отключении выключателя (12)) автоматически выключателями (10) подключается электрическая перемычка (9) и секция сборных шин(8) соединяется с секцией сборных шин (1), питание которых осуществляется от электрической сети с изолированной нейтралью (4).

При возникновении однофазного короткого замыкания на линии электропередачи (14), отходящей от секции сборных шин (8), напряжение в неповрежденных фазах сети повышается до линейного значения, что выше напряжения срабатывания устройства с пороговой вольтамперной характеристикой (17). В цепи поврежденной линии электропередачи (14) протекает ток, близкий к току двухфазного короткого замыкания, что вызывает работу устройством измерения и релейной защиты (16) поврежденной линии электропередачи (14) и отключает выключатель (12), сохраняя питание других потребителей.

Применение в качестве устройства с пороговой вольтамперной характеристикой (17) РВУ с блоком управления позволяет регулировать величину тока в поврежденной линии электропередачи (5) или (14) от значений, превышающих номинальный ток, до значений, равных величине тока двухфазного короткого замыкания, что повышает надежность срабатывания устройств измерения и релейной защиты (7) и (16).

Таким образом, надежность отключения поврежденного присоединения при питании как от сети с изолированной нейтралью, так и от сети с резисторно-заземленной нейтралью осуществляется за счет действия защит от многофазных коротких замыканий.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение взаимного резервирования питания секций сборных шин при питании одной из секций от сети с изолированной нейтралью, а другой – от сети с резисторно-заземленной нейтралью. На подстанции трехфазного переменного тока, содержащей две секции сборных шин, к каждой из которых через коммутационные аппараты подключены питающая линия электропередачи (ЛЭП) и отходящие линии электропередачи (ЛЭП), а также перемычку, подключенную через два выключателя к секциям сборных шин, и устройства измерения и релейной защиты, установленные в цепях ЛЭП, установлено устройство с пороговой вольтамперной характеристикой, подключенное между перемычкой и землей, при этом первая секция сборных шин питающей линией электропередачи соединена с сетью с изолированной нейтралью, а вторая секция сборных шин другой питающей линией соединена с сетью с резисторно-заземленной нейтралью. В качестве устройства с пороговой вольтамперной характеристикой использован разрядник вакуумный управляемый (РВУ) с блоком управления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Подстанция трехфазного переменного тока, содержащая две секции сборных шин, к каждой из которых через коммутационные аппараты подключены питающая линия электропередачи (ЛЭП) и отходящие линии электропередачи (ЛЭП), а также перемычку, подключенную через два выключателя к секциям сборных шин, и устройства измерения и релейной защиты, установленные в цепях ЛЭП, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство с пороговой вольтамперной характеристикой, подключенное между перемычкой и землей, при этом первая секция сборных шин питающей линией электропередачи соединена с сетью с изолированной нейтралью, а вторая секция сборных шин другой питающей линией соединена с сетью с резисторно-заземленной нейтралью.

2. Подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства с пороговой вольтамперной характеристикой использован разрядник вакуумный управляемый (РВУ) с блоком управления.