Устройство для ограничения токов замыкания на корпус в судовой электроэнергетической системе Советский патент 1989 года по МПК H02H9/02 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к судовым электроэнергетическим системам (ЭЭС) с неэффективным заземлением нейтрали.

Цель изобретения - улучшение электробезопасности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник .1 с неэффективным заземлением нейтрали через дугогасящий реактор 2 работает на сборные шины главного распределительного щита (ГРЩ) 3, от которого отходят контролируемые присоединения 4. Цифрами 5 и 6 обозначены емкости фаз магистральной части сети по отношению к земле, равномерно распределенные по системе, но изображенные сосредоточенными параметрами в двух местах. Все контролируемые отходящие от ГРЩ присоединения имеют трехфазный реактор нулевой последовательности (н.По), включаемый после линейного защитно-коммутационного аппарата. Реактор н.п. 7 имеет три основных первичных фазных обмотки 8-10 и одну дополнительную вторичную обмотку 11, намотанные на одном маг- нитопроводе. Первичные обмотки реактора включены в каждой фазе последовательно с нагрузкой (потребителем), а на зажимы вторичной обмотки включены параллельно датчик напряжения н.п. 12 и регулируемый резистор 13, причем последовательно с резистором включены размыкающие контакты реле 14, управляемого датчиком 12 напряжения н.п. Датчик напряжения н.п. так.- же связан с блоком 15 индикации, сигнализирующем номер поврежденного

фидера. Блок 15 индикации (сигнализации поврежденного фидера) в общем случае может быть выполнен по принципу обегающего контроля

Структура остальных контролируемых присоединений аналогична приведенной, поэтому остальные присоединения изображены пунктирными линиями.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы фидера и сети в целом токи нагрузки каждой фазы каждого фидера равны по величи5 не и сдвинуты на 120 , в результате чего суммарный поток в магнитопрово- дах реакторов . равен нулю, и реактор 7 не оказывает сопротивления токам нагрузки. При этом напряжение

0 на выходе дополнительных обмоток 1I реакторов также равно нулю.

При возникновении металлического (глухого) однофазного замыкания на одном из присоединений (после реак5 тора н,п„) например, в точке Д первого присоединения, напряжение поврежденной фазы в месте замыкания по отношению к земле становится равным нулю, напряжение на неповрежден0 ных фазах повышается до линейных. В цепи поврежденной фазы по контуру повреждения (фаза - точка Д - земля - -цепь заземления нейтрали источника электрической энергии 1) протекает

5 ток о.з., являющийся дополнительным к току нагрузки поврежденной фазы. В результате сумма токов в фазах реактора поврежденного присоединения не равна нулю. Ток несимметрии соз0 дает в магнитопроводе реактора намагничивающий поток, создающий ЭДС нуле

314

вой последовательности в основных 8, 9, 10 и дополнительной И обмотках реактора н.п. Эта ЭДС н.п. в сумме с фазными напряжениями обмоток реактор 7 приводит к симметрированию напряжений фаз по отношению к земле в магис рально-радиальной части сети (на шинах ГРЩ, во всей неповрежденной части сети и в поврежденном фидере до реактора н.п.), тем самым локализуя поврежденный участок и сохраняя на неповрежденной части схемы электроснабжения нормальное качество напряжения .

Эффект от напряжения н.п. дополнительной обмотки второстепенный, хотя и не менее необходимый: появление напряжения н.п. в дополнительной (вторичной) обмотке 11 реактора 7 н.п. приводит к срабатыванию датчика напряжения 12 и к подаче сигнала на реле, отключающее резистор 13. Отключение резистора сводит на нет размагничивающее действие вторичного тока дополнительной обмотки реактора н„п., что повышает сопротивление н.п. основных обмоток 8, 9, 10 и эффект симметрирования напряжений до . реактора.

Информация об о.Зо одновременно ,. поступает на блок индикации 15, в котором происходит периодическое обега ние присоединения и запоминание поврежденного присоединения.

В связи с симметрированием напря- жения на шинах ГРЩ через реакторы неповрежденных присоединений в нейтраль источника 1 ив точку о .з. Дпротекают лишь незначительные токи не- балланса, которые тем не менее могут вызвать нежелательные феррорезо- нансные явления. Поэтому если в точке Д металлического о.з0 ток замыкания ограничен большим сопротивлением н.п. основных обмоток реактора, обусловленным в том числе и отключенным резистором в цепи дополнительной его обмотки 11, то в дополнительной обмотке 11 реакторов 7 н.п„ неповрежденных присоединений этот резисто 13 должен быть сохранен включенным, чтобы исключить возникновение ферро- резонансных явлений, возможных при неполном симметрировании фазных напряжений в неповрежденной части сети, при емкостной несимметрии присоединений и при несинусоидальности фазных напряжений.

0

5

0

5

Несинусоидальности напряжений контролируемой сети практически не влияют на эффективность работы основных обмоток 8-10 трехфазного реактора н.п. 7, что выгодно отличает его от реактора (дросселя), включаемого в нейтраль сети для поперечной компенсации естественного емкостного тока сети искусственным индуктивным током дросселя, где эти высшие гармонические в составе тока о.з. на землю не компенсируются.

При замыкании на землю одноименной фазы в другом присоединении возникает аналогичный процесс, сопровождающийся стабилизацией напряжения на шинах распределительного щита, уменьшением величины тока оОз„ в контролируемой зоне и снижением ферроре- эонансных явлений от токов небаланса неповрежденных присоединений.

При одновременном замыкании на землю неодноименной фазы другого присоединения ток в контуре двойного короткого замыкания через землю ограничивается сопротивлениями н.п. основных обмоток соответствующих реакторов н„п. до безопасного уровня тока утеч- 0 ки, не требующего немедленного отключения этих присоединений. При этом сохраняется непрерывность питания потребителей. Блок 15 индикации сигнализирует о повреждении двух присоединений

Не остается бесконтрольной и зона шин ГРЩ (от источника до шин и от шин до линейных выключателей присоединения) . Здесь емкость фаз сети по отношению к земле стабильна, неизменна, поэтому реактор 2 можно принять нерегулируемым, тем более что такое регулирование не является необходимым для нормального функционирования реакторов 7, установленных на присоединениях 4. Однако в части высших гармоник этот участок защиты восприимчив к их спектру и величине, и реактор 2 высшие гармонические напряжения не компенсируето Таким обра- , предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает снижение до безопасной величины тока металлического однофазного замыкания контролируемых фидеров, снижение до безопасной величины тока металлического о.з, на шинах распределительного щита, локализацию места о„з. с сохранением симметрии фазных напря5

0

5

0

5

жений по отношению к земле вне пов- режденногб фидера, селективную сигнализацию о.з. (избирательный контроль изоляции) в сетях с изолированной нейтралью, безопасность не толь-4 ко о.з. на землю, но и двойного короткого замыкания на землю разных фаз разных фидеров, не требующих их немедленного отключения и сохраняющих бесперебойность электроснабжения ответственных потребителей, устойчивую эффективность работы при несинусоидальности и несимметрии фазных напряжений контролируемой сети.

Формула изобретения

Устройство для ограничения токов замыкания на корпус в судовой электроэнергетической системе, содержащее трехфазные реакторы, фазные обмотки которых размещены на общем замкнутом магнитном сердечнике и включены в рассечку каждого отходящего от распределительного устройства присоединения, четвертую обмотку, в цепь которой включен элемент

сопротивления, нейтраль системы соединена с корпусом, отличающееся тем, что, с целью улучшения электробезопасности, оно снабжено датчиком напряжения, реле, а в

качестве элемента сопротивления использован регулируемый резистор, управляющий вход реле подключен к выходу датчика напряжения, а размыкающий контакт реле включен .последовательно с резистором.

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к судовым электроэнергетическим системам с неэффективным заземлением нейтрали. Цель изобретения - улучшение электробезопасности. При замыкании на одном из присоединений 4 после трехфазного реактора 7 напряжение поврежденной фазы становится равным нулю, а на неповрежденных фазах повышается до линейного значения. Напряжение фаз за реактором 7 практически не изменяются. Ток однофазного замыкания ограничен большим сопротивлением нулевой последовательности основных обмоток 8, 9, 10 реактора 7, обусловленным отключенным резистором 13 в цепи дополнительной обмотки 11. В связи с симметрированием напряжения на распределительных шинах 3 через реакторы 7 неповрежденных фаз протекают незначительные токи небаланса. Резистор 13 исключает возникновение феррорезонанса. При одновременном замыкании одноименных или разноименных фаз различных присоединений напряжения за реакторами 7 поврежденных присоединений остаются симметрированными, а токи замыкания - ограниченными. Информация о замыкании с обмотки 11 реакторов 7 поступает в блок индикации 15. 1 ил.