TOMaia подсоединен параллельно защитному промежутку, а размыкающий контакт включен в цепь обмотки управления постоянного тока 7.,
Недостатком этого устройства является то, что предварительно насыщенный реактор не ограничивает ток однофазного и двухфазного короткого замыкания на землю и величину динамических воздействий на электрооборудование от ударных токов короткого замыкания. В переходных режимах насыщения реактора возможно возникновение резонансных и феррорезонансных перенапряжений на линиях электропередам, внутренних перенапряжений наизоляци электротехнического оборудования и коммутационных перенапряжений на линейных выключателях, Предварительное насыщение реактора до начала возникновения перенапряжений опасной веЛИЧИНЫ1 приводит к необходимости имет независимый источник питания постоянного тока. Необходимость увеличения сопротивления предварительно насыщенного реактора до оптир1альной величины перед отключением тока короткого замыкания линейным выкпючателем приводит к необходимости иметь в цепи постоянного тока специальный автомат гашения магнитного поля.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ограничения токов короткого замыкания, и перенапряжений на высоковольтной подстанции , повышающее эффективность ограничения, благодаря наличию трехфазного трансформатора последовательного включения, первичные обмотки каждой фазы которого включень в цепи соответству ощих обмоток силового трансфоматора, а вторичные обмотки соединены параллельно и шунтированы последовательно соединенными конденсатором и катушкой индуктивности, настроенными в нормальном режиме в резонанс напряжений, при этом конденсатор шунтирован параллельно соединенными нелинейным ферромагнитным элементом и выпрямительным блоком, выпрямительный блок выполнен в виде моста, одна диагональ которого подключена к конденсатору, а к второй диагонали подключена обмотка управления насыщающегося реактора 3
Недостатком известного устройства является то, что электрические характеристики ограничивающегося дросселя насыщения с подмагничиванием от источника постоянного тока, находящегося в функциональной зависимости от режима трансформатора последовательHorjo включения, приводят к необходимости его подключения к нейтрали высоковольтных обмоток силового трансформатора через искровой промежуток. Необходимость увеличения сопротивления предварительно насыщенного реактора до оптимальной величины приводит к необходимости сохранения в цепи постоянного тока специального автомата гашения магнитного поля. Невозможность одновременного комплексis ного воздействия устройства на ограничение и при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин. Необходимость больших диапазонов коэффициентов регулирования и токоограничения, приводящих к габаритам устройства,соизмеримым с габаритами силовых трансформаторов аналогичных мощностей . При максимальных токах короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается.
Цель изобретения - обеспечение более эффективного ограничения ударных токов, параметров аварийных токов и опасных перенапрямений не только при переходных, но и колебательных процессах до безопасных величин, исключение вероятности возникновения резонансных и феррорезонансных перенапряжений на линиях электропередач, внутренних перенапряжений на изоляции электротехнического оборудования и коммутационных перенапряжений на выключателях, отказ от искрового промежутка и, естественно, от автомата гашения поля, снижение необходимого диапазона изменения параметров реактора и его габаритов, а, следовательно, существенное ограничение электрических потерь и результирующее повышение быстродействия работы всего устройства.
Поставленна 5 цель достигается тем, что в устройстве для ограничения перенапрянений и токов короткого замыкания на высоковольтной подстанции, содержащем нгсыьдающийся реактор, рабочая обмотка которого включена в нейтраль обмотки силового трансформатора, трехфазный трансформатор, первичные обмотки каждой фазы которого включе. ны последооательно в цепи соответствуЮ1ДИХ обмоток силового трансформатора а вторичные обмотки соединены параллельно и шунтированы последовательно соединенными нелинейными.элементом и конденсатором, параллельно которому подсоединен нелинейный ферромагнитны элемент и выпрямительный блок, выпол ненный в виде моста, к одной диагона ли которого подсоединена обмотка управления, насы1даю1Щ1Йся реактор снабжен дополнитепьной обмоткой магнитно связанной с обмотками этого реактора вторая диагональ выпрямительного моста подсоединена параллельно нелинейному Ферромагнитному элементу, а дополнительная обмотка подсоединена параллельно конденсатору. На чертеже изображена принципиаль ная электрическая схема предлагаемого устройства. К нейтрали 1 обмотки силового трансформатора подключена непосредст венно обмотка 2 переменного тока насыщающегося реактора с подмагничиванием, силовые обмотки 3 трансформато ра последовательного включения включены в силовые цепи переменного тока и магнитно связаны с управляющими обмотками Ц, параллельно которым включен контур,состоящий из последов тельно соединенных нелинейного ферромагнитного элемента 5 с минимальным напряжением насыщения, и конденса тора 6, параллельно конденсатору под ключен нелинейный ферромагнитный эле мент 7 с максимальным напряжением на сыщения, выпрямительный блок 8 подключен одной диагональю к обмотке уп равления 9 насыщающегося реактора, другой диагональю - к ферромагнитному элементу 5, дополнительная обмотка 10 магнитно связана с обмотками насыщающегося реактора и подключена параллельно конденсатору 6. В нормальном режиме работы оптимальная величина сопротивления обмот ки 2 nepefABHHoro тока насыщающегося реактора в нейтрали 1 обмотки силового трансформатора и резонанс напряжений у последовательно соединенных нелинейного ферромагнитного эле мента 5 и конденсатора 6 обеспечивают готовность защитного устройства к работе по ограничению как перенапряжений, так и токов короткого замыкания .в зависимости от характера возникающих аварийных режимов. При возникновении перенапряжений в сети возросшие токи в обмотках 3 трансформатора последовательного включения приводят к увеличению токов в цепях управлякхдих обмоток j указанного трансформатора и повышению напряжения не нелинейном ферромагнитном элементе 5 что в свою очередь приводит к срабатыванию выпрямительного блока 8, появлению постоянного тока в обмотке управления 9 и, как следствие,доаварийному снижению величины сопротивления обмотки 2 переменного тока насыщающегося реактора. Более того, снижение противодействующих магнитных потоков, создаваемых управляющими обмотками k в результате нарушения резонанса напряжений между последовательно соединенными нелинейным ферромагнитным элементом 5 и конденсатором (, способствует увеличению сопротивлений силовых обмото-к 3, что в свою очередь обеспечивает не только дополнительное снижение перенапряжений 1зоздействую1цих на изоляцию всего электротехнического оборудования, но и одновременную предварительную подготовку защитного устройства к ограничению токов короткого замыкания в случаях их возникновения. Следовательно, при возникновении перенапряжений в сети автоматически снижается величина сопротивления нулевой последовательности, что в свою очередь обеспечивает снижение перенапряжений воздействующих на изоляцию подстанционного электрооборудования благодаря комплексному воздействию устройства на основе функционального взаимодействия между обмоткой 2 переменного тока насыщающегося реактора, обмотками 3 и Ц трансформатора последовательного включения, нелинейным ферромагнитным элементом 5, конденсатором 6 и выпрямительным блоком 8, обеспечипающим своевременное появление постоянного тока в обмотке управления 9При возникновении в сети токов короткого замыкания и их протекания через об ютку 2 переменного тока насыщающегося реактора появляются максимально допустимые расчетные величины напряжений на дополнительной обмотке 10, приводящих к мгновенному возникновению резонанса токов между параллельно соединенными нелинейным ферромагнитным элементом 7 и конденсатором 6, что приводит к весьма эффективному увеличению сопротивления в цепях управляющих обмоток h и н оснойе указанных сЬизимеских явлений переходу силовых обмоток 3 трансформатора последовательного включения в режим реакторов с вытекаюцей отсюда эффективностью ограничения токов короткого замыкания до отключения коммутационных аппаратов. Более того, увеличение напряжения на параллельном контуре обеспечивает снижение напряжения на нелинейном.ферромагнитном элементе 5 ниже величины напряжения срабатывания выпрямительного блока 8, что в свою очередь обеспечивает свое.временное увеличение сопротивления обмотки 2 переменного тока насыщаю-/ щегося реактора.
Следовательно, при появлении токов короткого замукания в сети автома тически повышается результирующая величина сопротивления нулевой последовательности благодаря комплексному воздейстоию устройства на основе функционального взаимодействия между обмоткой 2 переменного тока насыщающегося реактора, обмотками З и k трансформатора последовательного включения, дополнительной обмоткой 10, обеспечивающей появление резонансного KOHfypa между нел иней рома гни т ным элементом 7 и конденсатором 6, а также отсутствие выпрямленного тока в обмотке управления 3.
Таким образом, предлагаемое устройство для ограничения перенапряжений и токов короткого замыкания на высоковольтной подстанции оказывает комплексное воздействие на изменение результирую1чей величины сопротивле.ния нулевой последовательности при любых аварийных режимах в сетях и колебательных процессах за необходимый период времени.
Экономический эффект выражается, по предварительным реальным подсчетам, только за исключения необходимости замены коммутационных аппаратов напряжением 150-330 кС суммой в пределах 1,6 млн. руб. и силовых трансформаторов указанного напряжения суммой в пределах 2, млн, руб.
по системе Днепроэнерго, а эффективность снижения экономических убытков, в результате повышения надежности работы электрических сетей для указанной энергосистемы с учетом сельской электрификации составляет ,1 млн. руб. в год.
Формула изобретения
Устройство для ограничения перенапряжений и токов короткого замыка ния на высоковольтной подстанции, содержащее насыщающийся реактор, рабочая обмотка которого включена в нейтраль обмотки силового трансформатора, и трехфазный трансформатор,первичные обмотки каждой фазы которого включены последовательно в цепи соответствующих обмоток силового трансформатора, а вторичные обмотки соединены параллельно и шунтированы последовательно соединенными нелинейным элементом и конденсатором, параллельно которому подсоединены нелинейный ферромагнитный элемент и выпрямительный блок, выполненный в виде моста, к одной диагонали которого подсоединена обмотка управления реактора, о тли чающееся тем, что, с целью упрощения устройства, ограничения электрических потерь и повышения быстродействия, насыщающийся реактор снабжен дополнительной обмбткой, магнитно связанной с обмотками насыщающегося реактора, вторая диагональ выпрямительного моста подсоединена параллельно нелинейному ферромагнитному элементу, дополнительная обмотка лодсоединена параллельно конденсато-,
Ipy
Источники информации, принятые-во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР № 78387, кл. Н 02 Н 1/0ь 1973.
2.Авторское свидетельство СССР
№ 550713, кл. И 02 В 1/16, Н 02 Н 9/0 1977.
3.Авторское свидетельство СССР по заявке Ь 2743053/2t-07,
кл. Н 02 8 1/16-, Н 02 Н 9/02, 1979
