Изобретение относится к электротехнике и может найти применение на высоковольтных подстанциях, где необходимо ограничение токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений. Известно устройство для ограничения тока короткого замыкания на высоковольтной подстанции, содержащее трансформатор с заземленной нейтраль и с обмотками пониженного напряжения соединенными в треугольник и снабженными реакторами, причем каждый реактор выполнен сдвоенным с объединенными крайними выводами и включен последовательно с обмотками низкого напряжения трансформатора, а его средний вывод может подключаться к нагрузке 1. Однако данное устройство характеризуется необходимостью обязательного заземления нейтрали обмотки вы сокого напряжения с целью сохранени ее изоляции от электрического пробоя при воздействии опасных величин внутренних перенапряжений ; невозможностью ограничения внутренних перенапряжений в мощных силовых сетях высокого напряжения, которые в боль шинстве Ьлучаев являются предшествую щими факторами появления токов короткого замыкания; невозможностью Эффективного снижения ударных токов короткого замыкания опасных величин, возникающих в начале первого полупериода колебаний мгновенных значений аварийного тока, которые и приводят к частым повреждениям силовых трансформаторов в результате динамических воздействий; отсутствием комплексного воздействия устройства на снижение параметров тока и напряжения при кратковременных колебательных процессах в сетях до безопасных величин с точки зрения существующих конструкций и уровней изоляции современного электротехнического оборудования. В нормальном режиме работы трансформатора -при протекании токов нагрузки через сдвоенные реакторы, подключенные к обмоткам пониженного напряжения, соединенным в треугольник, имеются дополнительные потери электрической энергии. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заземления нейтрали трансформатора, снижающее не только коммутационные перенапряжения, но и повышающее быстродействие и эффективность ограничения токов
однофазного короткого замыкания, содержащее нась(1ща ощийся реактор, обмотка переменного тока которого включена в нейтраль обмоток силового трансформатора, а обмотка управления подсоединена к источнику постоянного тока, заощтный промежуток, трансформатор тока и быстродействующий автомат, защитный промежуток и трансформатор тока включены в цепь Ъбмотк-и переменного тока, причем замыкающий контакт быстродействующего автомата подсоединен параллельно защитному промежутку, а размыкающий контакт автомата гашения поля вк тючен в цепь обмотки управления постоянного тока. 2 ,
Недостатки данного устройства заключаются в TOMf что предварительно насыщенный реактор не ограничивает ток однофазного короткого замыкания на землю и величину динамических воздействий на электрооборудование от ударных токов короткого замыкания; в переходных режимах насыщения реактора, учитывая наличие только электрческой связи его обмотки с обмотками высокого напряжения трансформатора., возможно возникновение резонансных и феррорезонанснЕлх перенапряжений на линиях электропередач, внутренних перенапряжений на изоляции электротехнического оборудозакил и коглглутадионных перенапряжений на линейных выключателях; предварительное насыщение реактора до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводит к необходимости иметь независимый источник постоянного тока достаточной мощности; необходимость интенсификации увеличения сопротивления предварительно насыщенного реактора до оптимальной величины перед отключением линейным выключателем тока короткого замыкания приводит к необходимости иметь в цепи постоянного тока, специальный автомат гашения магнитного поля, невозможность одновременного комплексного воздействия устройства на ограничение и при необходимости снижение параметров колебательных процессов по току и напряжению до безопасных величин; необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токоограничения, приводящих к необходимым габаритам устройства, соизмеримым с габаритами силовых трансформаторов аналогичных мощностей.
Цель изобретения - повышение эффективности ограничения.
Поставленная цель достигается тем что в устройстве для ограничения токов короткого замыкания и перенапряжений на высоковольтной подстанции, содержащем насыщаюгдийся реактор, рабочая обмотка которого через искровой промежуток включена последовательно с трансформатором тока в нейтраль силового трансформатора, снабженного обмоткой, соединенной в треугольник, а обмотка управления подключена к внешнему источнику постоянного тока через размыкающий контакт быстродействующего автомата, замыкающий контакт которого включен параллельно искровому промежутку, а обмотка управления подключена к источнику питания через замыкающий контакт токового реле, включенного в цепь трансформатора тока, и разрядник, включенный-между нейтралью силового трансформатора и землей, насыщающийся реактор снабжен дополнительной обмоткой, магнитно связанной с обмотками реактора и включенной в рассечку треугольника обмоток силового трансформатора.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.
К нейтрали 1 обмоток силового трансформатора через защитный промежуток 2 подключена обмотка 3 переменного тока насыщающегося реактора с подмагничиванием, другой конец этой обмотки заземлен через трансформатор 4 тока. Параллельно защитному промежутку 2 подсоединен замыкающий контакт 5, работакндий от реле б тока. Обмотка 7 управления насыщающегося реактора 3 подключена к источнику постоянного тока, а обмотка 8 переменного тока насыщающегося реактора 3 магнитно связана с указанными обмотками реактора и электрически связана с третичной обмоткой 9 силового трансформатора. Указанный замыкающий контакт 5 и размыкающий контакт 10 быстродействующего автомата 11 в цепи постоянного тока работает от воздействий токового реле б. Отключение токов короткого замыкания в сетях осуществляется линейными выключателями 12, а защита изоляции устройства и силового трансформатора от грозовых воздействий и кратковременных воздействий внутренних перенапряжений осуществляется разрядником 13, подключенным к нейтрали силового трансфор|Матора параллельно предлагаемому устройству.
При возникновении в силовых цепях переменного тока внутренних перенапряжений пониженных величин ниже пробивного напряжения защитного промежутка 2 изолированная нейтраль 1 силового трансформатора способствует повьппению общей эффективности ограничения однофазных токов короткого замыкания в сетях при обеспечении необходимой эффективности ограничения внутренних перенапряжений в результате того, что третичная обмотка 9 силового трансформатора практически находится в Зсмкнутом состоя-НИИ за счет минимальной величины сопротивления обмотки 8 по причине предварительного насыщения реакторапостоянным током обмотки 7 управления. При дальнейшем развитии переходных процессов и возникновении в указанных цепях опасных внутренних перенапряжений пробивается защитный промежуток 2, нейтраль 1 трансформатора оказывается заземленной через ,уже предварительно сниженное сопротивление обмотки 3 насыщающегося реактора в результате его насыщения эффективность которого обуславливается незначительной величиной постоянного тока в обмотке 7 управления. Одновременно возрастает эффективност влияния третичной обмотки 9, замкнутой через сопротивление обмотки 8 минимально расчетной величины на ограничение возросших внутренних перенапряжений. Однако внутренние перенапряжения опасных величин могут явиться причиной электрического пробоя изоляции и возникновения тока короткого замыкания, который,протекая через ранее замкнутый контакт 5 и трансформатор 4 тока, вызывает срабатывание токового реле б с подачей импульсов на срабатывание быстродействующего автомата 11 размыкающего контакта 10 и рбеспечивгшзщего сохранение контакта 5 в замкнутом состоянии при снижении внутренних перенапряжений ниже минимально допустимой величины. Таким образом, в момент возникновения тока короткого замыкания уже осуществляется предварительный комплексный процесс его эффективного ограничения до отключения линейного выкл1%чателя 12 замкнувшейся фазы в результате увеличения сопротивлений обмотки 3 насыщающегося реактора в нейтрали 1 силового трансформатора и обмотки 8 указанного реактора в цепи третичной обмотки 9 названного трансформатора. После отключения линейных выключателей 12 и устранения тока короткого замыкания устройство возвращается в исходное положение.
В условиях эксплуатации электротехнического оборудования возможно снижение прочности изоляции в результате ее старения или невыявленных дефектов по целому ряду причин, что приводит к возникновению теплового, пробоя, сопровождакяцегося возникновением токов короткого замыкания при незначительных по величине внутренних перенапряжениях в первый момент времени. Отсутствие пробоя защитного промежутка 2 способствует общему-увеличению сопротивления нулевой последовательности в сети соответствующего напряжения, а следовательно и снижению результирующей величины тока короткого замыкания при сохранении всего устройства в исходном -состоянии как до, так и после отключения линейным выключателем 12 тока короткого замыкания в повредившейся фазе. В случае мгновенного возникновения внутренних перенапряжений опасных величин, как правило превышенных частот по сравнению с промышленной чстотой, срабатывает защитный разрядник 13 и ограничивает указанные перенапряжения. Более того современные защитные разрядники отечественного производства обеспечивают надежное ограничение внутренних перенапряжени даже пониженных частот по сравнению с промышленной частотой в течение нескольких полупериодов. Этим требованиям вполне соответствуют магнитно-вентильные разрядники с использованием в качестве нелинейного сопротивления тервита и магнитного дутья, повышающих термическую устойчивость. Таким образом, время успешной работы защитного разрядника является вполне дост;аточныМ с точки зрения времени полной подготовки устройства к аварийным режимам сети. Эффективное увеличение с помощью предлагаемого устройства сумг- арной величины сопротивления нулевой последовательности при относительно меньшей величине индуктивного сопротивления обмотки 3 нейтрали. 1 силового трансформатора за счет эффективного влияния обмотки 8 насыщающегося дросселя, электрически связанной с третичной обмоткой 9 указанного трансформатора, способствует снижению результирующей величины восстанавливающегося напряжения на размыкающихся силовых контактах выключателей 12 и облегчению условий отключения. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства определяется тем, что его исползование в сетях высших классов напряжений существенно повышает надежность работы основного электротехнического оборудования и линий электропередач в энергетике. Важным преимуществом предлагаемого устройства является комплексное ограничение токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений при повышении его быстродействия. Устройство может быть применено не только в энергосетях высокого напряжения, но и в различных электрических аппаратах для эффективного ограничения токов короткого замык-ания и внутренних перенапряжений.
Формула изобретения
Устройство для ограничения токов короткого за1иыкания и перенапряжений на высоковольтной подстанции, содержащее насыщающийся реактор, рабочая обмотка которого через искровой промежуток включена последовательно с трансформатором тока в нейтраль силового трансформатора, снабженного обмоткой, соединенной в треугольник, а обмотка управления подключена к внешнему источнику постоянного тока через раэмыкакхций контакт быстродействующего автомата, замыкакндай контакт которого включен параллельно искровому промежутку, а обмотка управления подключена k источнику питания через замыкшовщй контакт токового реле, включенного в цепь трансфО1 1атора тока, и разрядник, включенный между нейтралью силового трансформатора и землей, отличающееся тем, что, с целью повышени эффективности ограничения, насыщающийся реактор снабжен дополнительной обмоткой, магнитно связанной с обмотками реактора и включенной в рассечку треугольника обмоток силового трансформатора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР № 595826, кл. Н 02 Н 9/02, 1978.
2.Авторское свидетельство СССР № 550713, кл. Н 02 В 1/16,
Н 02 -Н 9/02, 1977 (прототип).
