(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ ТРАНСФОРМАТОРА
661679 размыкающий контакт коммутационного аппарата, и трансформатор тока, а в ЙРУгую ветвь включен искровой прбмежуток. Данное устройство решает задачу снижения уровня коммутационных перенапряжений на нейтрали силовых трансформаторов при одновременном повыщении быстродействия и эффективном токоограничении при однофазном замыкании на землю. Однако искровой промежуток устрой ства не обеспечивает защиту от перенапряжений пониженных величин, приводящих к преждевременному разрушени изоляционных материалов;предваритель но насыщенный дроссель не ограничива .ет ток однофазного короткого замыкания и величину динамических воздейст вий на электрооборудование; в связи; с малой величиной индуктивного coiipo тивления рабочей .обмотки насыщенного дросселя; в переходных режимах насыще ния дросселя возможно возни.кновение феррорезонансных явлений при двухфаз ных коротких замыканиях;предваритель кое насыщение дроссоля до начала воз никновения перенапряжений опасной ве личины приводит к необходимости имет независи мый источник постоянного ток Целью изобретения является повыше ние эффективности ограничения внутренних перенапряжений, сохранение быстродействия при ограничении токов однофазного короткого замыкания и исключение независимого источника постоянного тока. Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной нейтралью, содержащее, две заземленные ветви, в одну из которых включён через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом, дроссель, рабочая обмотка которогрвключена пбСЯёДбваУёй но с искровым промежутком, а обмотка управления подключена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт-коммутационного .аппарата и трансформатор тока, а во вторую ветвь включен искровой .промежуток, дополнительно снабжено двумятрансфорк торами, подключенными к искровым промежуткам со стороны земли доп1 1яитель.ным коммутационным аппйра том, тремя резисторами и трансформатором тока, включенным во вторую ветвь, причем два указанных резистор соединены меж;ру собой последовательно и включены между землей и искровым промежутком второй ветви, а точка соединения резисторов через третий резистор и размыкающий контакт KOMMyTaijHOHHoro аппарата подсоединена к точке соединения искрового Промежуттйа и Дросселя -первой ветви, при этом искровой промежуток второй ветви шунтирован дополнительным коммутационным аппаратом. Источник, по.стоянного тока может быть выполнен в виде оста, собранного на диодах, одна иагональ которого подсоединена к одному из последовательно соединенных резисторов, а вторая диагональ через размыкающий контакт коммутационного аппарата подсоединена к обмотке управления реактора. С целью ограничения тока и напряжения устройство дополнительно снабжено нелинейным ферромагнитным элементом, подключенным паралле.льно резистору второй .ветви, выБОд которого подсоединен .-к искровому промежутку. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного устройства. - К нейтрали трансформатора 1 через искровой промежуток 2 подключена ветвь из Последовательно соединенных резисторов 3 и 4, другой конец этой ветви заземлен через трансформатор тока 5..Пдраллельно искровому промежутку 2 включены контакты б быстродействующего автомата, а параллельно резистору 3 подключен нелинейный . ферромагнитный элемент, в частности насыщающийся реактор 7. Через второй искровой промежуток 8 к нейтрали трансформатора 1 подключена рабочая обмотка 9 насыщающегося дросселя, другой конец этой обмотки заземлен через трансформатор тока 10. Параллельно искровому промежутку 8 включены контакты 11. МежДу резисторами 3 и 4 второй ветви, а также искровым промежутком 8 и рабочей обмоткой 9 насыщающегося дросселя включена промежуточнаяветвь, состоящая из последовательно соединенных р&зистора 12 и контактов 13. Параллельно резистору 4 подключено выпрямительное устройство 14, питающее постоянным током цепь обмотки управления 15 через контакты 16. За искровым промежутком 2 и 8 подключены трансформаторы напряжения 17 и 18. При нормальном режиме работы в сегях нейтраль силового трансформатора I изолирована в связи с тем, что кон.такты б и 11 разомкнуты. Контакты 13 и 16 находятся во включенном состоянии. При возникновении в нейтрали внутренних перенапряжений пониженных величин искровой промежуток 2 . пробивается И нейтраль силового трансформатора .. зaзefvlляeтcя через резисторы 3 и 4, а также тралсформатор тока 5. Происходит ограничение внутренних перенапр яжений по величине и снижение вероятности развития во времени. Выбор величины пробивного напряжения искрового промежутка 2 осуществляется в зависимости от статистической оценкй усреднеиных потоков перенапряжения для разных групп подстанций применительно к конкретным сетя соответствующего напряжения . При воздействии внутренних перенапряжений выше минимальнр.выбранно величины происходит включение конта тов 6 от реле трансформатора напряжения 17 и шунтировка искрового про межутка 2. в случае пробоя искровог промежутка 2 при воздействии внутре них перенапряжений ниже минимальн выбранной, величины, но при возникно нии повышенных токов в нейтрали сил вого трансформатора, происходит вклю чение контактов 6 от реле Т1 айсформ тора тока 5, при этом напряжение, возникающее на резисторе 4, прикладывается к вь прямительному устройст ву 14, и по. обмоТке управления 15 пр включенных конта:ктах 16 начинает про текать выпрямленный ток, что пркводит к началу процесса уменьшения ин дуктивного сопротивлениярабочей обмотки 9 дросселя насыщения и обеспечению предварительного снижения сопр тивления насыщающегося дросселя до возникновения необходимости его включения в нейтраль силового трансформатбра 1 для ограничения внутренних перенапряжений опасной величины. Снижение напряжения на резисторе 3 специально подобранным насыщающимся реактором 7 способствует поддержанию н-апряжения на резисторе 4, несмотря на шунтировку последнего выпрямленным током обмотки управления 15, и исключает вероятность снижения насыщения дросселя ниже требуемой величины. - Такое решение исключает необходимость в постоянном подпитывании обмотКи управления 15 от постоянного источника поссРоянного .тока и в дополнительной обмотке управления. При снижении воздействующих внутренних перенапряжений и токов в нейТ ралй силового трансформатора 1 ниже минимально выбранных величин контакты 6 размыкаются и устройство полностью возвращается в первоначальное положение. Ток через активное сопротивление 12 и еще не сниженное и.ндуктивное сопротивление рабочей обмотки 9 дросселя насыщения весьма незначителен по сравнению с током через .резисторы 3, 4 и поэтому существенного влияния в работе устройства не оказывает. В случаэ повышения внутренних перенапряжений, выше допустимой величины уже при включенных контактах 6, напряжение в нейтрали силового трансформатора 1 увеличивается и повышается эффективность шунтировки ре зистора 3 насыщающимся реактором 7, что в комплексе приводит к сохранению или при необходимости к увеличению тока через резистор 4, а следовательно, к увеличению напряжени питания выпрямительного, устройства. 14 с последующим увеличением тока в обмотке управления 15 и более интенсивным снижением сопротивления рабочей обмотки 9 насыщающегося цросселя, а это, в свою очередь, приводит к увеличению тока, протекающэго через резистор 12, и росту величины напряжения на искровом промежут ке 8. Кроме того, подбор ёеличины резистора 12 в зависимости от электрических параметров всего устройства способствует регулировке тока в обмотке управления 15 в зависимости от снижения сопротивленияв рабочей обмотке 9, При достижении внутренHt MH перенапряжениями или токами в нейтрали силового трансформатора . . опасных величин суммарное напряжение на резисторах 3 и 12 достигает пробивной величины искрового промежутка 8, который, пробившись, замыкается контактами 11 быстродействующего/ автомата в результате срабатывания Ьеле от трансформатора тока JO. Кратковременное пребывание контактов 6 и 11 в одновременно замкнутом состоянии способствуют эффективному снижению внутренних перенапряжений опасной величины tf нейтрали силового трансФорматора 1 в начальный момент их воздействия в связи с сохранением необходимого напряжения на выпрямительном устройстве 14 в результате шунтировки насыщающимся реактором 7 не только резистора 3, но и параллельно подключенного резистора 12. Далее эффективная шунтирОвка дополнительн ой ветви сниженным сопротивлением рабочей обмотки 9 приводит к размыканию контактов 6 в связи со снижением в указанной ветви напряжения и тока, ниже минимально доп стимых величин с одновременным исчезновением эффекта шунтировки резистора 12 насыщающимся реактором 7. В процессе увеличения сопротивления рабочей обмотки 9 с целью ограничения тока короткого замыкания до отключения линейного выключателя резистор 12, подключенный nocjteдовательно с резистором 4, ограничивает ток, а следовательно, и напряение подпитки выпрямительного устройства 14 до минимальной величины, сключающей работу защит дополниельной ветви по включению контактов 6, и не допускает возникновение эфективной величины тока в обмотке правления 15. При снижении тока в рабочей обмоте 9 насыщающегося дросселя, ниже инимально допустимой величины, отлючаются контакты 11 от реле трансорматора тока 10 и устройство возращается в первоначальное положение. Однако в результате воздействия нутренних перенапряжений опасной веичины возможны последующие повреждеия изоляции электротехнического обоV , рудов.ания и линий электропередач с возникновением однофазных токов короткого замыкания еще при включённых контактах 1Г. В первый момент времени опасная величина тока однофазного короткого замыкания в нейтрали силового трансформатора 1 проходит через индуктивное сопротивление рабочей обмотки 9, хотя и предварительно насыщенного дросселя, однако вызывает срабатывание реле от трансформатора напряже.ния 18с последующим отключением контактов 16 автомата гащения поля в цепи обмотки управления 15 и контактов 13 в цепи последовательно соединенных резисторов 4 и 12. Как показали исследования переходного процесса практически безыне ционно индуктивное сопротивление р бочей обмотки 9 насыщающегося дросселя многократно возрастает, что обусловливает соответствующее эффек . тивное ограничение величины тока однофазного короткого замыкания до его отключения линейным выключателем о Далее происходит срабатывание,, реле от трансформатора .тока 10,и контакты 11 отключаются с последую щим включением контактов 16 и 13 при срабатывании реле от трансферматора напряжения 18. Устройство возйращается в перво начальнов: положение. ... Технико-экономическая эффективность изобретения определяется тем что его использование в сетях любого класса напряжения независимо от режима заземления нейтрали существенно повышает надежность работы основного электрртехнического оборудования в энергетике. В системах с изолированной нейт ралью предлагаемое устройство снижает перенапряжение при возникнове ниях перемещающейся дуги замыкания на землю, неполнофазных режимах и феррорезо.нансных явлениях с сохран ffHeM. токов замыкания в регламентируемь х пределах. В системах с эффективным заземлением нейтрали предлагаемое устро устраняет все .вьпие указанные недостатки прототипа. системах с глухим заземлением нейтрали предлагаемое устройство с собствует эффективному снижению од фазных токов.короткого замыкания, будучи включенным в нейтраль мощны трансформаторов, ограничивает повы шение напряжения на изоляции нейтр ли до допустимой величины. Важным преимуществом предлагаем устройства.является комплексное ог ничение- внутренних перенапряжений токОв короткого Замыкания при сбхр .нении положительных факторов быстр действия в связи с предварительным возбуждением дросселя до появления аварийных режимов. Устройство можеа быть применено не только в энергосетях высокого напряжения, но и в различных электрических аппаратах для эффективного ограничения внутренних перенапряжений и токов однофазного короткого замыкания. Формула изобретения 1. Устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной нейтралью, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включен через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом дроссель, рабочая обмотка которого включена последовательно с искровым промежутком, а обмотка управления подключена к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатор тока, а во вторую ветвь включен искровой промежуток, отличающееся тем, что, с целью эффективного ограничения внутренних перенапряжений и сохранения быстродействия при ограничении токов однофазного короткого замйкания, оно дополнительно снабжено двумя трансформаторами напряжения, подключенными к искровым промежуткам со стороны земли, допол-. нительным коммутационным аппаратом, тремя резисторами и трансформатором тока , включенным во вторую в.етвь, причем два указанных резистора соединены между собой последовательно и включены между землёй и искровым про- межутком второй ветви, а точка соединения резисторов через третий редистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата подсоединена к точке соединения искрового промежутка и дросселя первой ветви, при этом искровой промежуток второй ветви шунтирован дополнительным коммутационным аппаратом. 2.Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что источник постоянного тока выполнен в виде моста/, собранного на диодах, одна диагональ которого подсоединена к одному из последовательно соединенных резисторов , а вторая диагональ через размыкающий контакт коммутационного аппарата подсоединена к обмотке управления реактора. 3.Устройство по п.1, отличаю щ е е с я тем,что с целью-увеличения ограничения тока и напряжеНия оно дополнительно снабжено нелинейным ферромагнитным элементом, подключенным параллельно резистору (Второй ветйи, подсоединенному к искровому промежутку.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР №478387, кл. Н. 02 Н 1/04, 1973.
10
Заявка №2083586/07, 02 Н 3/00, 16.12,74, по копринято решение о выдаче авторсвидетельства.
