Ограничитель сверхтока Советский патент 1984 года по МПК H02H9/02 

tc

ю

Изобретение относится к энергетике и предназначено для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях.

Известны устройства для ограничения сверхтоков в электрических сетях, содержащие магнитопроводы с рабочими и управляющими обмотками 1.

Недостатками данных устройств являются сложность магнитопроводов (четырехстержневой магнитопровод в каждой фазе), наличие в каждой фазе двух обмоток управления и двух рабочих обмоток, что определяет относительно больщое падение напряжения в нормальном режиме работы и,следовательно, пониженную эффективность, а также необходимость схем управления и принудительной коммутации тиристоров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, в котором в каждой фазе имеются две группы магнитопроводов с рабочими и подмагничивающими обмотками. Рабочие обмотки обеих групп магнитопроводов соединены согласно-последовательно и включены в цепь фазных проводов. Подмагничивающие обмотки всех фаз магнитопровбдов первой группы соединены между собой согласнопоследовательно и включены встречно с соединенными согласно-последовательно подмагничивающими обмотками второй группы магнитопроводов 2.

Недостатками известного устройства являются сложность и бОльщая материалоем-, кость,так как для трехфазной сети требуется шесть отдельных магнитопроводов, каждый с рабочими и подмагничивающими обмотками, а также необходимость отдельного источника постоянного тока для питания подмагничивающих обмоток.

Цель изобретения - упрощение устройства и снижение материалоемкости путем уменьшения числа магнитопроводов и подмагничивающих обмоток.

Поставленная цель достигается тем, что в ограничителе сверхтока, содержащем магнитопроводы с рабочими и подмагничивающими обмотками, причем две рабочие обмотки в каждой фазе соединены согласно-последовательно, одна из рабочих обмоток в каждой фазе размещена на одном магнитопроводе с соответствующими рабочими обмотками других ф.аз, а подмагничивающая обмотка, расположенная на этом же магнитопроводе, и включенные встречно с пей согласно-последовательно соединенные подмагничивающие обмотки всех фаз других магнитопроводов подключены к источнику постоянного тока.

Кроме того, в качестве источника постоянного тока применены трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены в фазные провода, во вторичных цепях трансформаторы тока собраны в звезду с нулевым выводом и подключены к трехфазному

мостовому выпрямителю с искусственной нулевой точкой, к которой подсоединен нулевой вывод трансформаторов тока, а в цепи выпрямительного тока установлен реактор с воздушным зазором в магнитопроводе.

На чертеже представлена схема предлагаемого ограничителя.

Ограничитель содержит один магнитопровод 1 с тремя рабочими обмотками 2

и одной подмагничивающей обмоткой 3, три

магнитопровода 4 с рабочими 2 и подмагничивающими 3 обмотками; источник 5 постоянного тока , включающий в себя трансформаторы 6 тока в каждой фазе, трехфазный мостовой выпрямитель 7 с искусственной нулевой точкой и линейный реактор 8.

Ограничитель работает следующим образом.

В нормальном режиме подмагничивающие обмотки 3 обтекаются постоянным током от выпрямителя 7. Ампервитки подмагничивающих обмоток 3 выбраны больше ампервитков рабочих обмоток 2 в нормальном режиме. Магнитопроводы 1 и 4 насыщены, и изображающие точки на их характеристиках намагничивания находятся за коленом перегиба при любой полуволне рабочего тока. Потокосцепление рабочих обмоток практически не изменяется и для сети их индуктивное сопротивление мало.

Параметры трансформаторов 6 тока и их вторичная нагрузка выбраны таким образом, что они насыщаются при превыщении первичного тока выще максимального рабочего тока, например, в 1,5-2 раза. Поэтому при коротком замыкании вьшрямленный вторичный ток не возрастает выше этой величины.

Рассмотрим работу ограничителя при двухфазном коротком замь1кании.

При межфазовых коротких замыканиях, не связанных с землей, магнитопровод 1 в ограничении тока не участвует. При двухфазном коротком замыкании фазные токи равны по величине и противоположны по фазе. В рабочей обмотке магнитопровода 4 одной из фаз ток короткого замыкания совпадает с направлением подмагничивающего тока, а в другой фазе направлен навстречу.

В результате первый магнитопровод еще более насыщается, а другой выходит из насыщения. Выход сердечника из насыщения означает переход изображающей точки на вертикальный участок характеристики намагничивания. Дальнейшее ее движение

происходит в условиях равенства рабочих и подмагничивающих ампервитков. Индуктивность реактора 8 выбрана достаточной, чтобы трансформацией в цепь подмагничивания можно было пренебречь. Тогда ток в

первичной цепи не может возрасти выще величины приведенного к числу витков рабочей обмотки подмагничивающего тока. ЭДС контура короткого замыкания практически приложена к рабочей обмотке ненасыщенного магнитопровода. Параметры магнитопровода и число витков рабочей обмотки выбраны так, чтобы перемагничивания магнитопровода при этом не происходило. При изменении полярности первичного тока короткого замыкания в следующем полупериоде участвующие магнитопроводы меняются ролями: первый сердечник выходит из насыщения, а второй насыщается. В этой полуволне тока короткого замыкания ЭДС контура тока приложена к первому магнитопроводу.

Аналогично ограничитель работает и при трехфазном коротком замыкании. В работе участвуют все три магнитопровода,которые коммутируют через интервал, равный 1/3 периода, в соответствии с направлением тока.

При однофазных коротких замыканиях в работу вступает магнитопровод 1. В одной полуволне тока, если она совпадает с направлением подмагничивающего тока, насыщен магнитопровод 1, а один из магнитопроводов 4 выходит из насыщения и ограничивает рост тока. В другой полуволне магнитопроводы 4 и 1 меняются ролями.

Сердечник BcfynaeT в работу также при двухфазных замыканиях с землей. В сетях с изолированной нейтралью его установка не требуется.

Пороговое значение тока короткого замыкания, выше которого ограничитель ограничивает его, определяется величиной тока, при котором происходит насыщение трансформаторов тока. Для регулирования его в

определенном диапазоне во вторичные фазные провода трансформаторов тока можно, например, включить дроссели с регулированием их индуктивности.

Ограничители сверхтоков могут быть применены в энергосистемах. С ростом энергосистем возрастают токи короткого замыкания. Возросщие токи короткого замыкания превыщают отключающую способность выключателей, в связи с чем требуется их замена на более мощные. Установкой в энергосистемах нескольких ограничителей сверхтока, например в цепи щиносоединительных выключателей, можно снизить токи короткого замыкания до допустимого уровня. Это позволяет отказаться от замены выключателей и другого оборудования, в чем и состоит экономическая целесообразность установки ограничителей. Установка ограничителей позволяет устанавливать более деШевую аппаратуру и на вновь вводимых энергетических объектах.

Кроме того, применение предлагаемых ограничителей позволяет иметь более высокое остаточное напряжение при коротком замыкании, что повыщает устойчивость и надежность параллельной работы генераторов.

В низковольтных промышленных сетях применение ограничителей сверхтока дает возможность, например, включать несколько трансформаторов на параллельную работу, используя существующую коммутационную аппаратуру. Это позволяет оптимизировать загрузку трансформаторов, повысить надежность электроснабжения и сэкономить резервную трансформаторную мощность.

1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ СВЕРХТОКА,содержащий магнитопроводы с рабочими и подмагничивающими обмотками, причем две рабочие обмотки в каждой фазе соединены согласно-последовательно, отличающийся тем, что, с целью упрощения и снижения материалоемкости, одна из рабочих обмоток в каждой фазе размещена на одном магнитопроводе с соответствующими рабочими обмотками других фаз, а подмагничивающая обмотка, расположенная на этом же магнитопроводе, и выключенные встречно с ней согласно-последовательно соединенные подмагничивающие обмотки всех фаз других магнитопроводов подйлючены к источнику постоянного тока. 2. Ограничитель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника постоянного тока использованы нсыщающиеся при сверхтоках трансформаторы тока, собранные в звезду и подключенные к трехфазному мостовому выпрямителю, с искусственной нулевой точкой и с линейным реактором в цепи выхода моста.