СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК H02H9/04 

В электрических сетях среднего напряжения неизбежными являются процессы возникновения кратковременных перенапряжений. Появление кратковременных перенапряжений в большинстве случаев по отношению к самой сети стохастично, поэтому предопределить временной момент их появления и длительность воздействия затруднительно. Известно, что возникновение перенапряжений, несмотря на их кратковременность, отрицательно влияет на состояние изоляции электроустановок, работу электрооборудования. Однофазные короткие замыкания на землю (ОЗЗ), обусловленные перенапряжениями, приводят к разрушительным последствиям. В целях уменьшения вероятности возникновения ОЗЗ и снижения последствий замыкания необходимо применение мероприятий и устройств ограничения перенапряжений, создание условий для ликвидации замыкания на землю. В настоящее время создание таких систем защиты в электрических сетях с низкой конфигурацией и с малыми токами замыкания сопряжено рядом обстоятельств, связанных значительным увеличением стоимости энергетического, электротехнического и электронного оборудования.

В [1] описаны различные виды перенапряжений, имеющих место в электрических сетях. Для борьбы с перенапряжениями в электрических сетях среднего напряжения разработаны и используются способы снижения перенапряжений и их последствий, основанные, в основном, на применении ограничителей перенапряжений нелинейных (ОПН) [2], разрядников, RС-цепочек, заземляющих устройств через резистор, дугогасящих компенсирующих устройств. Последние вследствие высокой стоимости и сложности управления в сетях с воздушными линиями (ВЛ) практически не находят применения.

Область применения изобретения относится к электротехнике, а именно к способам снижения перенапряжений в электрических сетях 6, 10, 15 и 35 кВ, преимущественно с воздушными линиями. Положительным моментом предлагаемого способа является снижение потребляемого питающим трансформатором и нагрузкой реактивного тока, потерь напряжения в питающей линии.

Сущность изобретения: способ снижения перенапряжений в электрических сетях среднего напряжения посредством подключения к фазам электрической сети демпфирующих RС-цепочек. Предлагаемый способ отличается тем, что к фазам вторичных напряжений питающего трансформатора подключаются батареи конденсаторов, собранных по схеме "звезда с нулем", нулевой вывод которых соединен с "землей" посредством резистора R.

Изобретение иллюстрируется фиг. 1. На фиг. 1 изображены конденсаторные блоки Сб1 и Сб2, которые подключены к секциям шин 6 кВ. Аналогичные блоки могут быть установлены и на секциях шин 10 и 35 кВ, питаемых от трансформаторов Т1 и Т2 соответственно. Общая суммарная емкость блока Сб1 конденсаторов равна сумме емкостей C_A1 С_В1, C_C1. Конденсаторные блоки Сб1 и Сб2 с последовательно включенными резисторами R1 и R2 образуют в свою очередь демпфирующие RС-цепочки. Для включения и выключения резисторов R1 и R2 предусмотрены контакторы K1 и K2, которые управляются по заданным алгоритмам. Для оптимизации потерь в трансформаторе, нагрузке, питающих линиях суммарная мощность конденсаторов, подключенных к шинам вторичных напряжений питающих трансформаторов, выбирается равной реактивной мощности потребления питающих трансформаторов.

Из применяемых способов наиболее близким является подключение защитных RC цепочек [3], применяемых, в основном, для ограничения высокочастотных перенапряжений на высоковольтных электродвигателях, возникающих при их включении и отключении. Недостатком указанного способа является расход электроэнергии на резисторах, постоянно находящихся под напряжением, и неприменимость этого способа для защиты электрооборудования большей длительности воздействия (доли и единицы секунд).

В предлагаемом способе снижения перенапряжений в электрических сетях среднего напряжения заложен существенный отличительный признак: постоянная времени τ демпфирующей RC-цепочки заведомо больше периода частоты тока промышленной сети.

Ограничители серии ОПН и разрядники рассчитаны на ограничение импульсных перенапряжений малой длительности и не могут работать в частотах, сравнимых с частотой тока промышленной сети 50 Гц [4].

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Достигаемым техническим результатом от реализации и применения способа снижения перенапряжений в электрических сетях среднего напряжения с малыми токами замыкания на землю является снижение до технически возможного минимума основного вида повреждений, которым является выход из строя измерительных трансформаторов напряжения вследствие возникающих феррорезонансных явлений при переходных режимах [5].

В целях предотвращения выхода из строя перечисленного выше оборудования в соответствии с предлагаемым способом необходимо снизить кратность перенапряжений, а также скорость изменения напряжения на фазах сети при коммутациях, ОЗЗ и т.п. Для реализации отмеченной цели в разработанном способе снижения перенапряжений в электрических сетях среднего напряжения предлагается подключить к секциям шин среднего напряжения (фазам вторичных напряжений питающего трансформатора) трехфазную конденсаторную батарею, собранную по схеме "звезда с выведенным нулем" с подключенным между нулевым выводом и "землей" резистором, который совместно с емкостями батареи в нестационарных режимах образует демпфирующую цепочку.

Разработанное техническое решение позволяет значительно снизить перенапряжения и защитить установленное оборудование от последствий ОЗЗ и т.п. Дополнительным эффектом от реализации предложенного технического решения является снижение потребляемой мощности питающего трансформатора и потерь в линиях электропередачи, полученной за счет компенсации реактивной мощности потребления трансформатором, упомянутой конденсаторной батареи. Для этого мощность конденсаторной батареи выбирается равной мощности, потребляемой трансформатором.

Источники информации

1. Халилов Ф.Х. Классификация перенапряжений. Внутренние перенапряжения. Учебное пособие. Издание НОУ "Центр подготовки кадров энергетики", Санкт-Петербург, 2012. 80 с.

2. Ограничитель перенапряжения нелинейный. Патент на полезную модель №145042. Опубликовано 10.09.2014 г.

3. Комбинированный трехфазный резистивно-емкостный ограничитель перенапряжений. Патент на изобретение №2394326. Опубликовано 10.07.2010 г.

4. Разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий по меньшей мере один разрядный элемент, например варистор. Патент на изобретение №2407087. Опубликовано 20.03.2010 г.

5. Фишман B.C. Трансформаторы напряжения. Способы устранения феррорезонансных явлений // Новости Электротехники. 2010. №6 (66).

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам снижения перенапряжений в электрических сетях 10, 15 и 35 кВ, преимущественно с воздушными линиями. Предложенный способ позволяет снизить потребляемый питающим трансформатором и нагрузкой реактивный ток. Технический результат - снижение до технически возможного минимума основного вида повреждений, которым является выход из строя измерительных трансформаторов напряжения вследствие возникающих феррорезонансных явлений при переходных режимах. Для достижения указанного результата предлагается подключить к секциям шин среднего напряжения (фазам вторичных напряжений питающего трансформатора) трехфазную конденсаторную батарею, собранную по схеме "звезда с выведенным нулем" с подключенным между нулевым выводом и "землей" резистором, который совместно с емкостями батареи в нестационарных режимах образует демпфирующую цепочку. Мощность конденсаторной батареи выбирается равной потребляемой мощности трансформатора. 1 ил.

Способ снижения перенапряжений в электрических сетях среднего напряжения, заключающийся в подключении к фазам вторичных напряжений питающего трансформатора электрической сети демпфирующих RC-цепочек, батареи конденсаторов, собранных по схеме "звезда с нулем", нулевой вывод которых соединен с "землей" посредством резистора, отличающийся тем, что суммарная мощность конденсаторов, подключенных к шинам вторичных напряжений питающих трансформаторов, равна реактивной мощности потребления упомянутых трансформаторов, а также постоянная времени RC-цепочки заведомо больше периода частоты тока промышленной сети.