Устройство для подавления дуговых однофазных замыканий в сетях с незаземленной нейтралью Советский патент 1992 года по МПК H02H9/08 H02H3/16 

однофазного замыкания на землю блок 9 снимает блокировку с блока 10, который, выявив поврежденную фазу, дает команду блоку 11 управления выключателями на замыкание соответствующего выключателя 2, 3 или 4 в поврежденной фазе. Если замык ние глухое, то напряжения на поврежденной фазе недостаточно для отпирания симметричного тиристорного разрядника 12, шунтирования поврежденной фазы не происходит и падение напряжения на линии от токов нагрузки не может вызвать какихлибо дополнительных токов в месте замыкания. При перемежающейся дуговом

замыкании в момент достижения напряжением поврежденной фазы напряжения отпирания тиристорного разрядника 12 открывается один из тиристоров 13 и 14 и вследствие кратковременного протекания импульса тока в цепи разрядника устанавливается равенство напряжения смещения нейтрали и ЭДС поврежденной фазы, после чего ток через разрядник 12 прекращается и тиристоры 13 и 14 запираются. При повторном достижении напряжения отпирания тиристорного разрядника 12 процесс повторяется аналогичным образом. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазныхраспределительных сетях с незаземленной нейтралью напряжением 6-35 кВ. Цель изобретения - повышение эффeктивнocтV1 работы устройства, улучшение условий безопасности при глухих однофазных замыканиях и расширение функциональных возможностей. В нормальном режиме работы сети выходной сигнал блока 9 распознавания режимов работы сети блокирует работу блока 10 распознавания поврежденной фазы, вследствие чего выключатели 2-4 разомкнуты. Устройство 8 автоматической настройки компенсации поддерживает резонансное состояние контура нулевой последовательности сети. При возникновенииГТе^I^ г- /л \[/«-ЛМуЁgю^о

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в трехфазных распределительных сетях с напряжением б-35 кВ для полного подавления дуговых процессов при однофазных замыканиях не землю (ОЗНЗ) и предотвращения аварий, вызванных данным видом повреждений.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства и улучшение условий безопасности при глухих однофазных замыканиях, а также расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 показана функциональная принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма его работы в режиме перемежающегося дугового ОЗНЗ.

На фиг.1 обозначены: 1 - трехфазная сеть с незаземленной нейтралью, 2, 3 и 4 однофазные выключатели; 5 - датчик тока выключателей (например трансформатор тока); 6 - датчик напряжений сети СДНС), в качестве которого может быть использован, например, трехфазный измерительный трансформатор напряжения; 7 - дугогасящий реактор (ДГР) с устройством 8 автоматической настройки компенсации(AHIQ;9блок распознавания режимов работы сети (РРС); 10 - блок распознавания поврежденной фазы (РПФ); выходы которого через блок 11 управления выключателями (БУВ) связаныс однофазными выключателями 24; 12 - симметричный тиристорный разрядник, который может быть выполнен, например, на тиристорах 13 и 14, диодах 15-18 и цепочке стабилитронов 19. Стабилитроны 19 определяют напряжение отпирания тирисгорного разрядника 12.

На фиг.2 обозначены; 20 - ЭДС Ез(1) поврежденной фазы; 21 - напряжение e(t)

смещения нейтрали; 22 - напряжение UaCt) на поврежденной фазе; 23 - ток p(t) через тиристорный разрядник 12.

Устройство работает следующим образом. / .

В нормальном режиме работы сети указанный режим выявляется блоком 9 РРС, например, по низкому значению амплитуды em напряжения e(t) смещения нейтрали, подаваемого на блок 9 РРС датчиком б напряженИя сети. Выходной сигнал блока 9 РРС в нормальном режи1/.е блокирует работу блока ТО РПФ, вследствие чего выключатели 2-4 разомкнуты. Этот же сигнал переводит устройство 8 АНК в состояние, соответствующее нормальному режиму работы сети, и данное устройство, изменяя индуктивность ДГР 7, поддерживает резонансное состояние контура нулевой последовательности сети(КНПС).

При возникновении ОЗНЗ, например, в фазе 3 (фиг.Т и 2) блок 9 РРС, определив указанный режим, например, по повышению амплитуды em напряжения e(t} смещения нейтрали свыше определенного порога

(порядка О, Т5 Em, где Em - амплитуда фазной ЭДС EaCt) сети), снимает блокировку с блока 10РПФ. Последний, выявив поврежденную фазу, выдает сигнал блоку 11 БУВ на замыкание соответствующего выключателя 2, 3

или 4 ё поврежденной фазе. В результате между поврежденной фазой и землей включается тиристорный р1эзрядник 12 с напряжением Uo отпирания, несколько

превращающим амплитуду максимально возможного для данной сети падения: йапряжения на линиях от тока нагрузки, того, выходной сигнал блока 9 переводит устройство 8 АН К в состояние, соответствующее режиму ОЗНЗ, и устройство 8 продолжает поддерживать резонансмое состояние КНПС ив этом режиме.

Если в сети возникло глухое ОЗНЗ, то напряжения UaCt) на поврежденной фазе, определяемого, в основном, падением напряжения от тока нагрузки на поврежденной фазе линии между местом установки выключателей 2-4 и местом ОЗНЗ, недостаточно для отпирания тиристорного ключа 12. В результате шунтирования поврежденной фазы не происходит и падение напряжения на линли от тока нагрузки не может вызывать каких-/:1ибо дополнительных токов в месте ОЗНЗ или в цепи заземляющих ключей. Через место повреждения протекают только лишь активная составляющая тока ОЗНЗ (емкостная, скомпенсирована реактором 7) и высшие гармоники. Из-за относительно небольшой вел1/1чины и низкого сопротивления места ОЗНЗ в указанном месте не может выделиться сколько-нибудь значительная мощность (и напряжение), поэтому ОЗНЗ не может развиться в междуфазное замыкание и, кроме того, длительная эксплуатация сети в подобном режиме не может привести к пожарам или электротравматизму.

Если в сети возникло перемежающееся дуговое ОЗНЗ ( момент времени to. фиг.2), то первый же дуговой пробой возбуждает в КНПС колебательный переходный процесс с частотой ufc, равной частоте w сети (так как КНПС был предварительно настроен в резонанс в нормальном режиме работы сети устройством В АН К). После погасания дуги напряжение e(t) смещения нейтрали частично компенсирует фазную ЭДС Ез(1) и поэтому напряжение из(х) на поврежденной фазе медленно возрастает по мере затухания e(t) (промежуток времени to-ti, фиг.2). После распознавания поврежденной фазы и замыкания соответствующего ключа 2, 3 или 4 (момент времени ti, фиг.2) поврежденная фаза оказывается зашунтированной тиристорным разрядником 12, По достижении напряжением/из(г)/поврежденной фазы (по абсолютной величине) напряжения UQ отпирания тиристорного разрядника 12 открывается один из его .тиристоров 13 и 14 (момент времени t2, фиг.2) и вследствие кратковременного протекания импульса тока lp(t)& цепи разрядника, воздействующего

на КНПС подобно току дуги, устанавливается равенство

e(t2)«E3(t2)(1)

после чего ток через разрядник 12 прекращается и тиристор 13 или 14 разрядника 12 запирается. Свободные колебания в КНПС после этого продолжаются с новых начальных условий (1), при которых U3(t2) 0. Упомянутая последовательность импульсов тока tp(t) обеспечивает возмещение потерь энергии в КНПС вследствие активной проводимости изоляции сети и в ДГР 7, в результате чего в КНПС поддерживаются колебания с амплитудой и фазой, близкими к амплитудеи фазе ЭДС Ез(1) поврежденной , фазы. Из-за относительно небольшой величины (Jo (порядка 0,1 Em) возникающие в момент отпирания тиристоров 13 и 14 разрядника высокочастотные переходные процессы незначительны и не могут создавать перенапряжений, опасных для изоляции. В большинстве случаев напряжение пробоя дугового промежутка оказывается значительно выше величины Uo и дуговой процесс в месте ОЗНЗ прекращается. В случае значительного ослабления диэлектрической прочности изоляции 0 величины ниже Do) возникающие в этих условиях перенапряжения тем более незначительны и не представляют опасности для изоляции сети и высоковольтного оборудования. При возникновении расстройки компенсации емкостных токов в режиме перемежающегося дугового ОЗНЗ напряжение на поврежденной фазе не выходит за пределы -Uo, Uo (в этом случае только лишь учащаютбя срабатывания разрядника 12), поэтому требования к быстродействию автоиастройки емкостной составляющей не являются жесткими.

Распознавание факта восстановления нормального режима работы сети выполняется блоком управления выключателями путем пробного размыкания выключателей 2-4 через некоторое время (10-30 с) после возникновения ОЗНЗ, Однако блок 11 не производит пробного размыкания выключателей 2-4, если на его дополнительном входе отсутствуют импульсы с выхода датчика 5 ток-а выключателей, свидетельствующие о том, что в сети отсутствует глухое ОЗНЗ. В случае, если после пробного размыкания выключателей2-4 нормальный режим работы сети не восстановился, последние замыкаются снова.

Изобретение позволяет устранить один из основных недостатков автоматического заземления поврежденной фазы - параллельное питание нагрузки через поврежденную фазу линии и по цепи заземляюи 1ий