СЕТЕВОЙ УЗЕЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСЕТИ, РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ СЕТЕВОГО УЗЛА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕТЕВОГО УЗЛА Российский патент 2018 года по МПК H02H7/04 

Изобретение относится к сетевому узлу для электросети, в частности трансформаторной подстанции или локальной распределительной подстанции, регулировочному трансформатору для сетевого узла электросети и способу эксплуатации сетевого узла.

Электросеть может быть, например, объединенной сетью, объединенной энергосетью, объединенной электросетью, сетью электроэнергии, сетью энергоснабжения, сетью электроснабжения или электрической сетью и иметь, например, одну или более одной, в частности, три фазы и/или может быть выполнена в виде кольцевой сети, многоконтурной сети или ячеистой сети.

DE 10 201 1 005 837 A1 описывает электрический узел сети распределения энергии для электрической сети распределения энергии, который содержит трансформатор 92 и модуль оценки и является локальной распределительной подстанцией с распределительным устройством среднего напряжения, которое пригодно для подключения к кольцевому кабелю сети среднего напряжения. В этом документе также описывается сеть высокого напряжения, которая соединена с сетью среднего напряжения через силовой трансформатор. К сети среднего напряжения подключен кольцевой кабель, который соединяет локальные распределительной подстанции друг с другом с образованием открытого кольца. В этом устройстве к выводу стороны низкого напряжения локальной распределительной подстанции через трансформатор 60 подключена ветроэнергетическая установка. Ветроэнергетическая установка вырабатывает электроэнергию, которая вводится через вывод низкого напряжения локальной распределительной подстанции в кольцевой кабель и, таким образом, в сеть среднего напряжения. Предусмотрено, что обе локальные распределительные подстанции имеют, соответственно, распределительное устройство среднего напряжения для подключения к кольцевому кабелю сети среднего напряжения. К распределительному устройству среднего напряжения через переключатель 91 подключен трансформатор 92, который преобразует среднее напряжение сети среднего напряжения, лежащее в диапазоне от 1 кВ до 50 кВ, в низкое напряжение, подходящее для конечного клиента или конечного потребителя, например, 220 В на одну фазу. К трансформатору 92 подключено распределительное устройство низкого напряжения, которое имеет множество выводов для выдачи низкого напряжения трансформатора 92. Предусмотрено, что распределительное устройство среднего напряжения оснащено тремя панелями переключения, а именно первой панелью переключения кольцевого кабеля для подключения на входной стороне кольцевого кабеля сети среднего напряжения, второй панелью переключения кольцевого кабеля для подключения на выходной стороне кольцевого кабеля и панелью переключения трансформатора для подключения к переключателю 91 и, таким образом, трансформатору 92. Предусмотрено, что распределительное устройство среднего напряжения оснащено двумя приводами переключателей, которые воздействуют на переключатели 90d и 90e распределительного устройства среднего напряжения. Приводы переключателей обеспечивают включение и выключение соответствующего переключателя 90d или 90e. Дополнительный привод переключателя включает или выключает переключатель 91.

В DE 10 2012 103 490 А1 описан распределительный трансформатор для регулирования напряжения локальных распределительных сетей, имеющий основную обмотку и регулировочную обмотку с несколькими отводами обмотки, устройство ступенчатого регулирования для бесперебойного переключения на между различными отводами обмотки распределительного трансформатора, причем по меньшей мере один блок селекторных контактов, соответственно, с несколькими неподвижными селекторными контактами, которые, соответственно, электрически соединены с отдельными отводами обмотки, расположен вдоль линии, причем неподвижные селекторные контакты могут приводиться в действие двумя продольно перемещаемыми подвижными селекторными контактами, причем для бесперебойного переключения для каждой фазы предусмотрены две переключающие вакуумные лампы, причем предусмотрен моторный привод для инициирования движения привода в устройстве ступенчатого регулирования, и причем по меньшей мере один блок селекторных контактов и переключающие средства для бесперебойного переключения могут непосредственно приводится в действие с помощью общего моторного привода таким образом, что инициирование приводного движения моторного привода для по меньшей мере одного блока селекторных контактов и переключающих средств для бесперебойного переключения осуществляется без промежуточного включения аккумулятора энергии.

Локальная распределительная подстанция, как правило, состоит из распределительного устройства высокого или высшего напряжения, - также обозначаемого как RMU, что является аббревиатурой английского термина ʺRing Main Unitʺ (блок кольцевой магистрали), - трансформатора и распределительного устройства низкого или низшего напряжения. Трансформатор чаще всего выполняется как масляный трансформатор с масляным баком, который заполнен маслом и вмещает активную часть трансформатора. При встраивании переключателя ступеней в трансформатор, который тогда представляет собой регулировочный трансформатор, и, в частности, размещении переключателя ступеней внутри масляного бака, пользователь исходит из того, что достигается достаточная надежность переключающего элемента, чтобы обеспечивать не требующую обслуживания, надежную эксплуатацию в течение по меньшей мере 12 месяцев или даже в течение по меньшей мере 25 лет. Также присутствующее в локальной распределительной подстанции распределительное устройство высокого напряжения имеет значительно более низкую частоту коммутации и содержит для защиты трансформатора защитный переключатель, который часто выполняется как комбинация переключателя нагрузки и предохранителя. Поскольку должен гарантироваться доступ к предохранителю для его замены, обычным в настоящее время является разделение трансформатора и распределительного устройства высокого напряжения. Переключатели нагрузки распределительного устройства высокого напряжения сильно нагружаются в частности из-за очень высоких токов при замыкании на землю, коротком замыкании или ударе молнии.

Задачей настоящего изобретения является создание сетевого узла для электросети, регулировочного трансформатора для сетевого узла электросети и способа эксплуатации сетевого узла, которые обеспечивают возможность меньшей нагрузки и меньшего износа защитного переключателя для регулировочного трансформатора, в частности при срабатывании из-за замыкания на землю, короткого замыкания или удара молнии.

Эта задача решается посредством сетевого узла, регулировочного трансформатора и способа в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты и варианты выполнения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится, согласно первому аспекту, к сетевому узлу для электросети, содержащему или включающему в себя:

- регулировочный трансформатор с первичной стороной и вторичной стороной;

- первичную или подводящую линию, которая подключена к первичной стороне;

- вторичную или отводящую линию, которая подключена к вторичной стороне;

- защитный переключатель, который находится в подводящей линии или отводящей линии;

- датчик, который может регистрировать электрический параметр в подводящей линии и/или отводящей линии и генерировать по меньшей мере один соответствующий сигнал измерения;

- устройство управления, которое связано с регулировочным трансформатором, защитным переключателем и датчиком и выполнено таким образом, что

оно может контролировать регулировочный трансформатор в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он имеет предварительно определенный и/или предварительно определяемый и/или предварительно заданный и/или предварительно задаваемый и/или подходящий коэффициент трансформации;

оно может управлять защитным переключателем в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он размыкается,

причем обусловленное управлением размыкание защитного переключателя осуществляется как только или после того, как регулировочный трансформатор имеет заданный коэффициент трансформации.

Регулировочный трансформатор, например, при нарушении/в случае неисправности, таком как замыкание на землю, короткое замыкание или удар молнии, которое может распознаваться устройством управления с помощью датчика, может, например, за счет установки соответствующего коэффициента трансформации, уменьшать слишком большой ток, который протекает через еще не сработавший, то есть замкнутый защитный переключатель. Таким образом, предложенный регулировочный трансформатор обеспечивает возможность меньшего нагружения и меньшего износа защитных переключателей, в частности при срабатывании, например, из-за замыкания на землю, короткого замыкания или удара молнии.

Предложенный сетевой узел может быть выполнен, например, как трансформаторная подстанция, которая на первичной стороне связана с сетью сверхвысокого напряжения или сетью высокого напряжения, а на вторичной стороне - с сетью высокого напряжения или сетью среднего напряжения, или как локальная распределительная подстанция, которая на первичной стороне связана с сетью среднего напряжения, а на вторичной стороне - с сетью низкого напряжения.

Предложенный сетевой узел по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, включать в себя или содержать по меньшей мере один дополнительный или другой регулировочный трансформатор и/или по меньшей мере одну дополнительную или другую подводящую линию и/или по меньшей мере одну дополнительную или другую отводящую линию и/или по меньшей мере один дополнительный или другой защитный переключатель и/или по меньшей мере один дополнительный или другой датчик и/или по меньшей мере одно дополнительное или другое устройство управления. Предпочтительно подводящая линия и отводящая линия предусмотрена для каждой фазы трехфазной сети переменного тока. Если имеется по меньшей мере один дополнительный или другой датчик, то устройство управления предпочтительно также соединено с ним и выполнено таким образом, что управление регулировочным трансформатором осуществляется в зависимости от по меньшей мере одного из сигналов измерения, полученных от связанных датчиков, и/или управление защитным переключателем осуществляется в зависимости от по меньшей мере одного из сигналов измерений, полученных от связанных датчиков.

Каждый регулировочный трансформатор по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, может быть выполнен однофазным или трехфазным и/или быть регулируемым на его первичной стороне и/или его вторичной стороне. Предпочтительным образом он содержит по меньшей мере одно регулирующее устройство для изменения или регулирования коэффициента трансформации и предпочтительно на первичной стороне и/или вторичной стороне, соответственно, по меньшей мере одну регулировочную обмотку с по меньшей мере двумя отводами, которые соединены с регулирующим устройством. Каждое регулирующее устройство может включать в себя, в частности, по меньшей мере один переключатель ступеней нагрузки и/или по меньшей мере один полупроводниковый переключатель, в частности, силовой полупроводниковый переключатель и соединяться с устройством управления. Если сетевой узел является локальной распределительной подстанцией, то регулировочный трансформатор может быть, например, регулируемым трансформатором локальной сети (RONT).

Каждый регулировочный трансформатор может быть выполнен, например, как предлагаемый в соответствии со вторым аспектом регулировочный трансформатор.

Каждый защитный переключатель по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, включать в себя по меньшей мере один разъединитель, действующий под нагрузкой, и/или по меньшей мере один силовой переключатель. Предпочтительным образом сетевой узел содержит по меньшей мере одно защитное переключающее устройство, которое содержит по меньшей мере один из защитных переключателей и, кроме того, по меньшей мере одно устройство запуска или приведения в действие, которое может приводить в действие по меньшей мере один из защитных переключателей, и/или содержит по меньшей мере один из датчиков, который связан с по меньшей мере одним из устройств приведения в действие.

Каждый разъединитель, действующий под нагрузкой, и/или каждый силовой переключатель по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, включать в себя по меньшей мере один вакуумный переключатель и/или по меньшей мере один SF6-газовый переключатель и/или по меньшей мере один пневматический переключатель и/или по меньшей мере один масляный переключатель и/или по меньшей мере один переключатель с низким содержанием масла и/или по меньшей мере один полупроводниковый переключатель.

Каждый датчик по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, в качестве электрического параметра может регистрировать ток или напряжение или сдвиг фаз или коэффициент мощности или коэффициент действительной мощности или коэффициент смещения и генерировать соответствующий сигнал измерения.

Каждое устройство управления по мере необходимости может выполняться любым образом, например, так, что предварительно определенный соответствующий коэффициент трансформации соответствует предварительно определенной или предварительно заданной концепции защиты. Концепция защиты может выбираться в соответствии с потребностями и/или выбираться любым образом, например, как концепция защиты от перегрузки по току, при которой чрезмерный ток в линии, оснащенной соответствующим защитным переключателем, уменьшается или предотвращается, или концепция защиты от перегрузки по напряжению, при которой избыточное напряжение в линии, оснащенной соответствующим защитным переключателем, уменьшается или предотвращается, или концепция защиты от пониженного напряжения, при которой слишком низкое напряжение в линии, оснащенной соответствующим защитным переключателем, увеличивается или предотвращается, или как комбинация по меньшей мере двух из этих концепций защиты.

В концепции защиты от перегрузки по току для первичной стороны или подводящей линии, если защитный переключатель находится в подводящей линии, то подходящий коэффициент трансформации может быть, например, больше, чем текущий коэффициент трансформации, и предпочтительно представлять собой максимальный коэффициент трансформации; если текущий коэффициент трансформации уже должен быть максимальным коэффициентом трансформации, то он может быть максимальным коэффициентом трансформации. Больший коэффициент трансформации соответствует меньшему току на первичной стороне.

В концепции защиты от перегрузки по току для вторичной стороны или отводящей линии, когда защитный переключатель находится в отводящей линии, подходящий коэффициент трансформации может быть, например, меньше, чем текущий коэффициент трансформации, и предпочтительно может быть минимальным коэффициентом трансформации; если текущий коэффициент трансформации уже должен быть минимальным коэффициентом трансформации, то он может быть минимальным коэффициентом трансформации. Меньший коэффициент трансформации соответствует меньшему току на вторичной стороне.

В концепции защиты от перегрузки по напряжению для первичной стороны или подводящей линии, когда защитный переключатель находится в подводящей линии, подходящий коэффициент трансформации может быть, например, меньше, чем текущий коэффициент трансформации, и предпочтительно может быть минимальным коэффициентом трансформации; если текущий коэффициент трансформации уже должен быть минимальным коэффициентом трансформации, то он может быть минимальным коэффициентом трансформации. Меньший коэффициент трансформации соответствует меньшему напряжению на первичной стороне.

В концепции защиты от перегрузки по напряжению для вторичной стороны или отводящей линии, когда защитный переключатель находится в отводящей линии, подходящий коэффициент трансформации может быть, например, больше, чем текущий коэффициент трансформации, и предпочтительно может быть максимальным коэффициентом трансформации; если текущий коэффициент трансформации уже должен быть максимальным коэффициентом трансформации, то он может быть максимальным коэффициентом трансформации. Больший коэффициент трансформации соответствует меньшему напряжению на вторичной стороне.

Соответствующий коэффициент трансформации предпочтительно зависит от свойств или характеристических параметров соответствующего защитного переключателя. Например, в случае первого защитного переключателя с первой несущей способностью для тока короткого замыкания и второго защитного переключателя с второй несущей способностью для тока короткого замыкания, которая больше, чем первая несущая способность для тока короткого замыкания, для первого защитного переключателя подходящим является первый коэффициент трансформации, для которого регулировочный трансформатор требует первого периода времени, а для второго защитного переключателя подходящим является второй коэффициент трансформации, для которого регулировочный трансформатор требует второго периода времени, который больше, чем первый период времени.

Может быть предусмотрено, что

- устройство управления выполнено таким образом, что управление защитным переключателем происходит после управления регулировочным трансформатором.

Временной интервал между управлением регулировочным трансформатором и управлением защитным переключателем, предпочтительно выбирается по меньшей мере такой же величины, что и время переключения регулировочного трансформатора, которого, например, требует регулировочный трансформатор, когда он выполнен в виде трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения с переключателем ступеней нагрузки, чтобы осуществить переключение с одного отвода или ступени на соседний отвод или ступень.

Может быть предусмотрено, что

- устройство управления выполнено таким образом, что управление защитным переключателем осуществляется перед или одновременно с управлением регулировочным трансформатором;

- защитный переключатель связан со средством задержки, которое выполнено таким образом, что оно задерживает размыкание защитного переключателя.

Средство задержки по мере необходимости может выполняться любым образом, и когда защитный переключатель приводится в действие с помощью реле, может включать в себя, например, катушку, которая соединена последовательно с катушкой возбуждения реле, и/или конденсатор, который включен параллельно катушке возбуждения реле.

Может быть предусмотрено, что каждый из предложенных сетевых узлов содержит:

- первичное распределительное устройство или распределительное устройство высокого напряжения, содержащее о меньшей мере один защитный переключатель, который находится в подводящей линии;

два первичных или входных вывода;

два дополнительных защитных переключателя, которые, соответственно, соединяют один из входных выводов с не подключенным к первичной стороне концом подводящей линии.

Через входные выводы сетевой узел может подключаться к электросети, построенной как кольцевая сеть или ячеистая сеть.

Каждый дополнительный защитный переключатель по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, включать в себя по меньшей мере один разъединитель, действующий под нагрузкой, и/или по меньшей мере один силовой переключатель и/или по меньшей мере один разъединитель и/или по меньшей мере один переключатель нагрузки. Каждый разъединитель, действующий под нагрузкой, может быть, например, разъединителем, действующим под нагрузкой или вакуумным переключателем нагрузки, который на основе используемых вакуумных ламп выдерживает, например, 10 включений короткого замыкания и 10 выключений короткого замыкания при 1000 переключений нагрузки.

Может быть предусмотрено, что каждый из предложенных сетевых узлов содержит:

- по меньшей мере один фильтр, который связан с подводящей линией и/или отводящей линией и включает в себя, в частности, динамический фильтр и/или активный фильтр; и/или

- по меньшей мере один банк конденсаторов, который подключен к подводящей линии и/или отводящей линии; и/или

- по меньшей мере один аккумулятор энергии, который связан с подводящей линией и/или предпочтительно отводящей линией и, в частности, включает в себя электрический аккумулятор энергии и/или химический аккумулятор энергии, и/или термический аккумулятор энергии, или пневмоаккумулятор.

Каждый из предлагаемых сетевых узлов может, например, применяться для того, чтобы осуществлять один из предложенных способов, и/или может быть выполнен таким образом и/или может служить и/или подходить для того, чтобы выполнять и/или иметь возможность выполнять один из предложенных способов.

Изобретение относится, в соответствии со вторым аспектом, к регулировочному трансформатору для сетевого узла электросети, причем сетевой узел является, в частности, одним из предложенных в соответствии с первым аспектом сетевых узлов, содержащему:

- первичную сторону и вторичную сторону;

- первичную или подводящую линию, которая подключена к первичной стороне;

- вторичную или отводящую линию, которая подключена к вторичной стороне;

- защитный переключатель, который находится во подводящей линии или отводящей линии;

- датчик, который может регистрировать электрический параметр в подводящей линии и/или отводящей линии и генерировать по меньшей мере один соответствующий сигнал измерения;

- регулирующее устройство для изменения или установки или регулировки коэффициента трансформации;

- устройство управления, которое связано с регулирующим устройством, защитным переключателем и датчиком и выполнено таким образом, что

оно может управлять регулирующим устройством в зависимости от сигнала измерения таким образом, что регулировочный трансформатор имеет предварительно определенный и/или предварительно определяемый и/или предварительно заданный и/или предварительно задаваемый и/или подходящий коэффициент трансформации;

оно может управлять защитным переключателем в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он размыкается,

причем обусловленное управлением размыкание защитного переключателя осуществляется, как только или после того, как регулировочный трансформатор имеет предварительно определенный коэффициент трансформации.

Регулирующее устройство может, например, при нарушении, таком как замыкание на землю, короткое замыкание или удар молнии, которое может распознаваться устройством управления с помощью датчика, например, за счет установки соответствующего коэффициента трансформации, уменьшать слишком большой ток, который протекает через еще несработавший, то есть замкнутый защитный переключатель. Таким образом, предложенный регулировочный трансформатор обеспечивает возможность меньшего нагружения и меньшего износа защитных переключателей, в частности при срабатывании, например, из-за замыкания на землю, короткого замыкания или удара молнии.

Предложенный регулировочный трансформатор по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, может быть выполнен однофазным или трехфазным и/или может регулироваться на первичной стороне и/или вторичной стороне. В предпочтительном варианте он содержит на первичной стороне и/или вторичной стороне, соответственно, по меньшей мере одну регулировочную обмотку с по меньшей мере двумя отводами, которые соединены с регулирующим устройством. В качестве альтернативы или дополнительно, он может включать в себя или содержать, например, по меньшей мере одну дополнительную или другую подводящую линию и/или по меньшей мере одну дополнительную или другую отводящую линию и/или по меньшей мере один дополнительный или другой защитный переключатель и/или по меньшей мере один дополнительный или другой датчик и/или по меньшей мере одно дополнительное или другое регулирующее устройство и/или по меньшей мере одно дополнительное или другое устройство управления. Предпочтительно, подводящая линия и отводящая линия предусмотрена для каждой фазы трехфазной сети переменного тока. Если имеется по меньшей мере один дополнительный или другой датчик, то устройство управления предпочтительно также соединено с ним и выполнено таким образом, что управление регулирующим устройством осуществляется в зависимости от по меньшей мере одного из сигналов измерения, полученных от связанных датчиков, и/или управление защитным переключателем осуществляется в зависимости от по меньшей мере одного из сигналов измерений, полученных от связанных датчиков. Если сетевой узел является локальной распределительной подстанцией, то регулировочный трансформатор может быть, например, регулируемым трансформатором локальной сети (RONT).

Каждая подводящая линия, в частности, может быть по меньшей мере частью одной из подводящих линий сетевого узла. Каждая отводящая линия, в частности, может быть по меньшей мере частью одной из отводящих линий сетевого узла. Каждый защитный переключатель, в частности, может быть по меньшей мере частью одного из защитных переключателей сетевого узла. Каждый датчик, в частности, может быть по меньшей мере частью одного из датчиков сетевого узла. Каждое регулирующее устройство, в частности, может быть по меньшей мере частью одного из регулирующих устройств сетевого узла. Каждое устройство управления, в частности, может быть по меньшей мере частью одного из устройств управления сетевого узла.

Каждое регулирующее устройство по мере необходимости может выполняться любым образом и, например, может содержать по меньшей мере один переключатель ступеней нагрузки и/или по меньшей мере один полупроводниковый переключатель, в частности, силовой полупроводниковый переключатель.

Может быть предусмотрено, что каждый из предложенных регулировочных трансформаторов содержит:

первичное распределительное устройство или распределительное устройство высокого напряжения, включающее в себя по меньшей мере один защитный переключатель, который находится в подводящей линии;

два первичных или входных вывода;

два дополнительных регулировочных трансформатора, которые, соответственно, соединяют один из входных выводов с не подключенным к первичной стороне концом подводящей линии.

Каждое распределительное устройство высокого напряжения, в частности, может быть по меньшей мере частью одного из распределительных устройств высокого напряжения сетевого узла.

Может быть предусмотрено, что каждый из предложенных регулировочных трансформаторов содержит:

корпус, в котором расположены активная часть регулировочного трансформатора и регулирующее устройство,

причем защитный переключатель и/или распределительное устройство высокого напряжения расположены в корпусе.

Это обеспечивает более эффективное использование пространства в сетевом узле, в котором размещен такой регулировочный трансформатор.

Такая интеграция в корпусе обеспечивает особенно предпочтительные варианты выполнения, в которых переключающий блок переключателя ступеней нагрузки и защитные переключатели расположены пространственно близко. Как следствие, привод для переключателя ступеней нагрузки и привод для защитных переключателей могут быть интегрированы в общий привод. Кроме того, управление всеми переключающими блоками может осуществляться посредством управляющего вычислителя переключателя ступеней нагрузки.

Если регулировочный трансформатор выполнен как масляный трансформатор с масляным баком, то корпус может быть, например, масляным баком.

Может быть предусмотрено, что

- регулировочный трансформатор в своей внутренней полости содержит по меньшей мере один датчик температуры, который может генерировать сигнал температуры, и/или содержит по меньшей мере один датчик давления, который может генерировать сигнал давления;

- устройство управления связано с каждым датчиком температуры и/или каждым датчиком давления и выполнено таким образом, что оно может управлять по меньшей мере одним из защитных переключателей в зависимости от по меньшей мере одного из сигналов температуры и/или по меньшей мере одного из сигналов давления таким образом, что он размыкается.

Это размыкание предпочтительно осуществляют немедленно, непосредственно или без задержки.

Датчик температуры может содержать, например, биметаллический переключатель или термометр с предельным размыкателем.

Если регулировочный трансформатор содержит корпус, то датчики температуры и/или датчики давления предпочтительно расположены в корпусе.

Изобретение относится, согласно третьему аспекту, к способу эксплуатации сетевого узла для электрической сети, причем сетевой узел, который, в частности, выполнен как один из предложенных в соответствии с первым аспектом сетевых узлов, включает в себя:

- регулировочный трансформатор с первичной стороной и вторичной стороной, который, в частности, выполнен как один из регулировочных трансформаторов согласно второму аспекту;

- первичную или подводящую линию, которая подключена к первичной стороне;

- вторичную или отводящую линию, которая подключена к вторичной стороне;

- защитный переключатель, который находится в подводящей линии или отводящей линии,

причем

- по меньшей мере один электрический параметр в подводящей линии и/или отводящей линии контролируется и/или измеряется и/или регистрируется;

- если по меньшей мере один из параметров удовлетворяет критерию нарушения, то

на этапе а) управляют регулировочным трансформатором, в частности, в зависимости от по меньшей мере одного из параметров, таким образом, что он имеет предварительно определенный и/или предварительно определяемый и/или предварительно заданный и/или предварительно задаваемый и/или подходящий коэффициент трансформации; и

на этапе b) защитный переключатель, в частности, в зависимости от по меньшей мере одного из параметров, размыкается;

- размыкание защитного переключателя на этапе b) осуществляется, как только или после того, как регулировочный трансформатор имеет заданный коэффициент трансформации.

Регулировочный трансформатор может, например, при нарушении, таком как замыкание на землю, короткое замыкание или удар молнии, которое может распознаваться посредством контроля, за счет установки соответствующего коэффициента трансформации, уменьшать слишком большой ток, который протекает через еще не сработавший, то есть замкнутый защитный переключатель. Таким образом, предложенный способ обеспечивает возможность меньшего нагружения и меньшего износа защитных переключателей, в частности при срабатывании, например, из-за замыкания на землю, короткого замыкания или удара молнии.

Предлагаемый способ может по мере необходимости выполняться любым образом, например, так, что предварительно определенный, подходящий коэффициент трансформации соответствует предварительно определенной или предварительно заданной концепции защиты. Концепция защиты может быть выбрана по желанию и/или любым образом, например, как концепция защиты от перегрузки по току, концепция защиты от перегрузки по напряжению или концепция защиты от пониженного напряжения или как комбинация по меньшей мере двух из этих концепций защиты.

Предлагаемый способ обеспечивает, например, возможность эксплуатации одного из предложенных сетевых узлов.

Каждый электрический параметр может быть произвольно выбран по мере необходимости, например, как ток или напряжение или сдвиг фаз или коэффициент мощности или коэффициент действительной мощности или коэффициент смещения. Контролируемые параметры могут комбинироваться и оцениваться в соответствии с требованиями любым образом, например, для того, чтобы получить или определить или вычислить другой, непосредственно не наблюдаемый или не измеряемый или не регистрируемый параметр. Так, например, из таких параметров, как ток и фазовый сдвиг, может быть определено в качестве дополнительного параметра, напряжение.

Критерий нарушения может быть произвольно выбран в соответствии с требованиями и может проверять, например, является ли параметр большим, чем первое пороговое значение, и/или является ли его скорость изменения большей, чем второе пороговое значение.

Может быть предусмотрено, что

- для управления регулировочным трансформатором на этапе а), на этапе с) передают первый управляющий сигнал на регулировочный трансформатор; и/или

- для размыкания защитного переключателя на этапе b), на этапе d) второй или первый управляющий сигнал передают на защитный переключатель.

Может быть предусмотрено, что

- этап d) выполняют после этапа с).

Может быть предусмотрено, что

- этап d) выполняют перед или одновременно с этапом с);

- на этапе b) выполняют размыкание защитного переключателя с задержкой.

Может быть предусмотрено, что

- контролируют температуру и/или давление во внутренней полости регулировочного трансформатора;

- если температура удовлетворяет критерию нарушения и/или давление удовлетворяет критерию нарушения, то размыкают защитный переключатель.

Это размыкание осуществляют предпочтительным образом немедленно, непосредственно или без задержки.

Замечания и пояснения к одному из аспектов настоящего изобретения, в частности, для отдельных признаков данного аспекта, справедливы соответственно также аналогично для других аспектов настоящего изобретения.

Далее варианты выполнения настоящего изобретения более подробно пояснены на примерах со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако следующие отсюда отдельные признаки не ограничиваются конкретными вариантами выполнения, а могут быть взаимосвязаны и скомбинированы с другими вышеописанными отдельными признаками и/или с отдельными признаками других форм выполнения. Детали на чертежах, являются только иллюстративными, но не должны быть истолкованы как ограничение. Ссылочные позиции, содержащиеся в формуле изобретения, не должны ограничивать объем защиты изобретения каким-либо образом, а просто ссылаются на варианты выполнения, показанные на чертежах. На чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - первый вариант выполнения сетевого узла, который связан с кольцеобразной электросетью;

Фиг. 2 - второй вариант выполнения сетевого узла для электросети, включающего в себя предпочтительную форму выполнения регулировочного трансформатора.

На фиг. 1 схематично показан первый вариант выполнения сетевого узла 10 для электросети 19. Электросеть 19 представляет собой пример объединенной сети среднего напряжения в кольцевой сетевой топологии, которая через подстанцию 20 с силовым трансформатором 21 питается из не показанной объединенной сети высокого напряжения, и с которой связано множество сетевых узлов 10, 10', 10ʺ, из которых только сетевой узел 10 показан более подробно.

В этом варианте выполнения сетевой узел 10 содержит регулировочный трансформатор 11, имеющий первичную сторону и вторичную сторону, подводящую линию 12, которая подключена к первичной стороне, отводящую линию 13, которая подключена к вторичной стороне, защитный переключатель 14, который находится в подводящей линии 12, датчик 15, который может регистрировать электрический параметр в подводящей линии 12 и генерировать сигнал измерения, устройство 16 управления, которое соединено с регулировочным трансформатором 11, защитным переключателем 14 и датчиком 15, и распределительное устройство 22 низшего напряжения, которое является, например, распределительным устройством низкого напряжения.

В этом варианте выполнения сетевой узел 10 также включает в себя распределительное устройство 17 высокого напряжения, которое является, например, распределительным устройством среднего напряжения и содержит защитный переключатель 14, два входных вывода 24', 24ʺ и два других защитных переключателя 25', 25ʺ, которые связаны с устройством 16 управления. Через входные выводы 24', 24ʺ сетевой узел 10 присоединен к кольцевой электросети 19 за счет того, что каждый через один из защитных переключателей 25', 25ʺ соединен с удаленным от регулировочного трансформатора 11 концом защитного переключателя 14, и, таким образом, соединен с не подключенным к первичной стороне концом подводящей линии 12.

Регулировочный трансформатор 11 является, например, регулируемым трансформатором локальной сети, который также обозначается как RONT и содержит активную часть 26, регулирующее устройство 18 для изменения коэффициента трансформации регулировочного трансформатора 11 и корпус 27, в котором находятся активная часть 26 и регулирующее устройство 18. Регулирующее устройство 18 подключено к первичной стороне активной части 26, которая включает в себя, для каждой фазы электросети 19, непоказанную регулировочную обмотку с множеством отводов, с целью управления связано с устройством 16 управления и, например, является переключателем ступеней нагрузки.

Распределительное устройство 22 низшего напряжения включает в себя сборную шину 23 с множеством соединительных выводов, через которые, например, потребители энергии, такие как домашние хозяйства, получают низкое напряжения, генерируемое сетевым узлом 10, и/или генераторы энергии, такие как фотогальванические установки и ветроэнергетические установки, которые могут вводить свою генерируемую электрическую мощность в электросеть 19.

Датчик 15 является, например, датчиком тока и выполнен в виде преобразователя тока таким образом, что он может регистрировать в качестве параметра ток в подводящей линии 12 и генерировать сигнал тока в качестве сигнала измерения.

Устройство 16 управления выполнено таким образом, что оно может управлять регулирующим устройством 18 и, таким образом, регулировочным трансформатором 11 в зависимости от сигнала тока таким образом, что регулировочный трансформатор 11 имеет соответствующий предварительно заданной концепции защиты и, тем самым, предварительно определенный подходящий коэффициент трансформации, и что оно может управлять защитным переключателем 14 в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он размыкается, причем обусловленное управлением размыкание защитного переключателя 14 осуществляется, как только или после того, как регулировочный трансформатор 11 имеет соответствующий коэффициент трансформации. Обусловленное управлением размыкание защитного переключателя 14 осуществляется, таким образом, с задержкой на некоторый временной интервал по отношению к управлению регулировочным трансформатором 11.

В качестве концепции защиты, например, концепция защиты от перегрузки по току загружается в устройство 16 управления. В этой концепции защиты от перегрузки по току, устройство 16 управления определяет максимальный коэффициент трансформации в качестве соответствующего коэффициента трансформации, если текущий коэффициент трансформации является максимальным коэффициентом трансформации, а в противном случае - тот коэффициент трансформации в качестве соответствующего коэффициента трансформации, который по отношению к текущему коэффициенту трансформации является следующим по величине коэффициентом трансформации.

В этом варианте выполнения устройство 16 управления выполнено таким образом, что управление защитным переключателем 14 осуществляется одновременно с управлением регулировочным трансформатором 11, и защитный переключатель 14 соединен со средством 28 задержки, которое выполнено таким образом, что оно задерживает размыкание защитного переключателя 14 на предварительно определенный временной интервал. Защитный переключатель 14 приводится в действие, например, с помощью непоказанного реле, и средство 28 задержки включает в себя, например, непоказанную катушку, которая соединена последовательно с катушкой возбуждения реле. Предварительно определенный временной интервал выбирается таким образом, что регулировочный трансформатор 11 может переключаться на соответствующий коэффициент трансформации.

Далее первый вариант выполнения способа эксплуатации сетевого узла 10 для электросети 19 поясняется более подробно, причем сетевой узел 10 является, например, сетевым узлом 10, показанным на фиг. 1.

В этом варианте выполнения контролируется ток в подводящей линии 12. Это осуществляется, например, с помощью датчика 15 и устройства 16 управления. Контроль осуществляется, например, таким образом, что проверяется, является ли ток большим, чем соответствующее предварительно заданной концепции защиты от перегрузки по току и, тем самым, предварительно определенное пороговое значение, и, следовательно, удовлетворяет ли он критерию нарушения.

Если эта проверка показывают, что этот случай имеет место, если, таким образом, ток удовлетворяет критерию нарушения, то регулировочный трансформатор 11 на этапе а) управляется таким образом, что он имеет предварительно определенный соответствующий коэффициент трансформации, и на этапе b) защитный переключатель 14 размыкается. Это осуществляется, например, с помощью устройства 16 управления.

Для управления регулировочным трансформатором 11 на этапе а), на этапе с) первый управляющий сигнал посылается к регулирующему устройству 18 и, таким образом, к регулировочному трансформатору 11. Это осуществляется, например, с помощью устройства 16 управления.

Для размыкания защитного переключателя 14 на этапе b), на этапе d) первый управляющий сигнал посылается на защитный переключатель 14, и этап d) выполняется одновременно с этапом с). Это осуществляется, например, с помощью устройства 16 управления.

На этапе b) размыкание защитного переключателя 14 задерживается. Это осуществляется, например, с помощью средства 28 задержки. Таким образом, размыкание защитного переключателя 14 осуществляется на этапе b), как только или после того, как регулировочный трансформатор 11 имеет предварительно определенный коэффициент трансформации.

На фиг. 2 схематично показан второй вариант выполнения сетевого узла 10 для электросети 19. Этот второй вариант выполнения аналогичен первому варианту выполнения, так что ниже более подробно поясняются только различия.

В этом варианте выполнения регулировочный трансформатор 11 выполнен в соответствии с предпочтительной формой выполнения и не содержит средства 28 задержки.

Регулировочный трансформатор 11 включает в себя, например, подводящую линию 12, отводящую линию 13, защитный переключатель 14, датчик 15, устройство 16 управления, распределительное устройство 17 высокого напряжения, датчик 29 температуры, который может генерировать сигнал температуры, и датчик 30 давления, который может генерировать сигнал давления. Он выполнен как масляный трансформатор, и его корпус 27 представляет собой герметичный масляный бак, который заполнен маслом и вмещает в себя подводящую линию 12, датчик 15, распределительное устройство 17 высокого напряжения, датчик 29 температуры и датчик 30 давления.

Устройство 16 управления связано с датчиком 29 температуры и датчиком 30 давления и выполнено таким образом, что оно, в зависимости от сигнала температуры, например, если температура во внутренней полости корпуса 27 превышает предварительно определенное пороговое значение, и сигнала давления, например, если давление во внутренней полости корпуса 27 превышает предварительно определенное пороговое значение, может управлять защитным переключателем 14 таким образом, что он немедленно размыкается.

В этом варианте выполнения сетевого узла 10, устройство 16 управления выполнено таким образом, что управление защитным переключателем 14 происходит спустя предварительно определенный временной интервал после управления регулировочным трансформатором 11. Средство 28 задержки, как в первом варианте выполнения сетевого узла 10, таким образом, не требуется.

Далее второй вариант выполнения способа эксплуатации сетевого узла 10 для электросети 19 поясняется более подробно, причем сетевой узел 10 представляет собой, например, показанный на фиг. 2 сетевой узел 10. Этот второй вариант выполнения похожа на первую форму выполнения, так что далее более подробно поясняются прежде всего различия.

В этом варианте выполнения на этапе d) второй управляющий сигнал передается к защитному переключателю 14, и этап d) выполняется после этапа с). Это осуществляется, например, с использованием устройства 16 управления.

На этапе b) защитный переключатель 14 размыкается немедленно или непосредственно или без задержки после получения второго управляющего сигнала. Так как этап d) выполняется после этапа с), то размыкание защитного переключателя 14 осуществляется на этапе b), как только или после того как регулировочный трансформатор 11 имеет предварительно определенный коэффициент трансформации.

Ссылочные позиции

10 сетевой узел, трансформатор локальной сети

11 регулировочный трансформатор

12 подводящая линия

13 отводящая линия

14 защитный переключатель

15 датчик

16 устройство управления

17 распределительное устройство высокого напряжения

18 регулирующее устройство

19 электросеть

20 подстанция

21 силовой трансформатор

22 распределительное устройство низкого напряжения

23 сборная шина

24 входной вывод

25 дополнительные защитные переключатели

26 активная часть элемента 11

27 корпус элемента 11

28 средство задержки

29 датчик температуры

30 датчик давления

Использование: в области электротехники. Технический результат – уменьшение нагрузки и износа защитного переключателя для регулировочного трансформатора. Сетевой узел (10) для электросети (19), в частности трансформаторной подстанции или локальной распределительной подстанции, содержит: регулировочный трансформатор (11) с первичной стороной и вторичной стороной; подводящую линию (12), которая подключена к первичной стороне; отводящую линию (13), которая подключена к вторичной стороне; защитный переключатель (14), который находится в подводящей линии (12) или отводящей линии (13); датчик (15), который может регистрировать электрический параметр в подводящей линии (12) и/или отводящей линии (13) и генерировать сигнал измерения; устройство (16) управления, которое связано с регулировочным трансформатором (11), защитным переключателем (14) и датчиком (15) и выполнено таким образом, что оно может управлять регулировочным трансформатором (11) в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он имеет предварительно определенный коэффициент трансформации; оно может управлять защитным переключателем (14) в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он размыкается, причем обусловленное управлением размыкание защитного переключателя (14) осуществляется, как только регулировочный трансформатор (11) имеет заданный коэффициент трансформации. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сетевой узел (10) для электросети (19), в частности трансформаторной подстанции или локальной распределительной подстанции, содержащий:

- регулировочный трансформатор (11) с первичной стороной и вторичной стороной;

- подводящую линию (12), которая подключена к первичной стороне;

- отводящую линию (13), которая подключена к вторичной стороне;

- защитный переключатель (14), который находится в подводящей линии (12) или отводящей линии (13);

- датчик (15), выполненный с возможностью регистрировать электрический параметр в подводящей линии (12) и/или отводящей линии (13) и генерировать сигнал измерения;

- устройство (16) управления, которое связано с регулировочным трансформатором (11), защитным переключателем (14) и датчиком (15) и выполнено таким образом, что

оно может контролировать регулировочный трансформатор (11) в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он имеет предварительно определенный коэффициент трансформации;

оно может управлять защитным переключателем (14) в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он размыкается;

причем

- обусловленное управлением размыкание защитного переключателя (14) осуществляется, как только регулировочный трансформатор (11) имеет предварительно определенный коэффициент трансформации.

2. Сетевой узел по п.1, в котором

- устройство (16) управления выполнено таким образом, что управление защитным переключателем (14) осуществляется после управления регулировочным трансформатором (11).

3. Сетевой узел по п. 1, в котором

- устройство (16) управления выполнено таким образом, что управление защитным переключателем (14) осуществляется перед или одновременно с управлением регулировочным трансформатором (11);

- защитный переключатель (14) связан со средством задержки, которое выполнено таким образом, что оно задерживает размыкание защитного переключателя (14).

4. Сетевой узел по любому из пп. 1-3, содержащий

- распределительное устройство (17) высокого напряжения, содержащее:

защитный переключатель (14), который находится в подводящей линии (12);

два входных вывода;

два дополнительных защитных переключателя, которые, соответственно, соединяют один из входных выводов с не подключенным к первичной стороне концом подводящей линии (12).

5. Сетевой узел по п.1, содержащий:

- фильтр, который связан с подводящей линией и/или отводящей линией и включает в себя, в частности, динамический фильтр и/или активный фильтр; и/или

- банк конденсаторов, который подключен к подводящей линии и/или отводящей линии; и/или

- аккумулятор энергии, который связан с подводящей линией и/или предпочтительно отводящей линией и, в частности, включает в себя электрический аккумулятор энергии, и/или химический аккумулятор энергии, и/или термический аккумулятор энергии, и/или пневмоаккумулятор.

6. Регулировочный трансформатор (11) для сетевого узла (10) электросети (19), причем сетевой узел (10) выполнен, в частности, согласно одному из предыдущих пунктов, содержащий:

- первичную сторону и вторичную сторону;

- подводящую линию (12), которая подключена к первичной стороне;

- отводящую линию (13), которая подключена к вторичной стороне;

- защитный переключатель (14), который находится в подводящей линии (12) или отводящей линии (13);

- датчик (15), выполненный с возможностью регистрировать электрический параметр в подводящей линии (12) и/или отводящей линии (13) и генерировать сигнал измерения;

- регулирующее устройство (18) для изменения коэффициента трансформации;

- устройство (16) управления, которое связано с регулирующим устройством (18), защитным переключателем (14) и датчиком (15) и выполнено таким образом, что

оно может управлять регулирующим устройством (18) в зависимости от сигнала измерения таким образом, что регулировочный трансформатор (11) имеет предварительно определенный коэффициент трансформации;

оно может управлять защитным переключателем (14) в зависимости от сигнала измерения таким образом, что он размыкается;

причем

- обусловленное управлением размыкание защитного переключателя (14) осуществляется, как только регулировочный трансформатор (11) имеет предварительно определенный коэффициент трансформации.

7. Регулировочный трансформатор (11) по п. 6, содержащий

- распределительное устройство (17) высокого напряжения, содержащее:

защитный переключатель (14), который находится в подводящей линии (12);

два входных вывода;

два дополнительных защитных переключателя, которые, соответственно, соединяют один из входных выводов с не подключенным к первичной стороне концом подводящей линии (12).

8. Регулировочный трансформатор (11) по любому из пп. 6-7, содержащий

- корпус, в котором расположены активная часть регулировочного трансформатора (11) и регулирующее устройство (18);

причем

- защитный переключатель (14) и/или распределительное устройство (17) высокого напряжения расположены в корпусе.

9. Регулировочный трансформатор (11) по п.6, причем

- регулировочный трансформатор в своей внутренней полости содержит датчик температуры, выполненный с возможностью генерировать сигнал температуры, и/или содержит датчик давления, выполненный с возможностью генерировать сигнал давления;

- устройство (16) управления связано с датчиком температуры и/или датчиком давления и выполнено таким образом, что

оно может управлять защитным переключателем (14) в зависимости от сигнала температуры и/или сигнала давления таким образом, что он размыкается.

10. Способ эксплуатации сетевого узла (10) для электросети (19), в котором сетевой узел (10), который, в частности, выполнен согласно одному из предыдущих пунктов, содержит:

- регулировочный трансформатор (11) с первичной стороной и вторичной стороной;

- подводящую линию (12), которая подключена к первичной стороне;

- отводящую линию (13), которая подключена к вторичной стороне;

- защитный переключатель (14), который находится в подводящей линии (12) или отводящей линии (13);

причем

- контролируют электрический параметр в подводящей линии (12) и/или отводящей линии (13);

- если параметр удовлетворяет критерию нарушения, то

на этапе а) управляют регулировочным трансформатором (11), в частности в зависимости от параметра, таким образом, что он имеет предварительно определенный коэффициент трансформации; и

на этапе b) защитный переключатель (14), в частности в зависимости от параметра, размыкают;

- размыкание защитного переключателя на этапе b) осуществляют, как только регулировочный трансформатор (11) имеет предварительно определенный коэффициент трансформации.

11. Способ по п.10, в котором

- для управления регулировочным трансформатором (11) на этапе а), на этапе с) передают первый управляющий сигнал на регулировочный трансформатор (11); и/или

- для размыкания защитного переключателя (14) на этапе b), на этапе d) передают второй или первый управляющий сигнал на защитный переключатель (14).

12. Способ по п. 11, в котором

- этап d) выполняют после этапа с).

13. Способ по п. 11, в котором

- этап d) выполняют перед или одновременно с этапом с);

- на этапе b) выполняют размыкание защитного переключателя (14) с задержкой.

14. Способ по любому из пп. 10-13, в котором

- контролируют температуру и/или давление во внутренней полости регулировочного трансформатора (11);

- если температура удовлетворяет критерию нарушения и/или давление удовлетворяет критерию нарушения, то размыкают защитный переключатель (14).