(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ ТРАНСФОРМАТОРА
Изобретение относится к электро- технике, а именно к защите изоляции электротехнического оборудования и ЛИНИЙ электропередач напряжением ИО-220 кв, работающих в режиме с эффективным заземлением нейтрали..
Известно устройство для защиты нейтрали трансформатора, содержащее дроссель насыщения, который снабжен дополнительной обмоткой подмагничивания, подключенной к постоянному источнику питания через контакты реле, обмотка которого включена в депь обмотки подмагничивания. Данное устройство позволяет снизить величину коммутационных перенапряжений на; обмотках трансформатора 1.
Недостатками такого устройства являются значительная инерционность срабатывания устройства, обусловлен- . ная весьма большой по величине постоянной времени при включении обмотки управления, повьшенная величина тока однофазного короткого замыкания на землю, так как в режиме насыщения дросселя нейтраль трансформатора оказывается практически глухо заземленной.
Известно устройство для заземления нейтрали трансформаторов, которое содержит две заземленные ветви, в одну из которьсс включен через ис- .. кровей промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом, дроссель с рабочей обмоткой и обмоткой управления, подюшченный к источнику постоянного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата, и трансформатор тока, а в другую ветвь
10 включен искровой промежуток. Данное устройство решает задачу снижения уровня коммутационных перенапряжений на нейтрали силовых трансформаторов при одновременном повышении быстро. действия и эффективном токоогранйчении при однофазном замыкании на землю 2 .
Недостатком этого устройства является то, что искровой промежуток
20 устройства не обеспечивает защиту от перенапряжений пониженных величин, приводящих к преждевременному разрушению изоляционных материалов; предварительно насыщенный дроссель
25 не ограничивает ток однофазного короткого замыкания и величину динамических воздействий на электротех-г ническое оборудование в связи с . малой величиной индуктивного сопротивления рабочей обмотки насыщенного дросселя; в переходных режимах возможно возникновение феррорезонансных явлений при двухфазных коротких гзамыканиях; предварительное насьпцение дросселя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводит к необходимости иметь независимый источник постоянного тока. Наиболее близким к изобретению является устройство для заземления нейтрали трансформатора, которое содержит две заземленные ветви, в первую из которлх включен через искровой промежуток, шунтирог1нный 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 включены тоже через ис.кровой промажуток,шунтированный комм тационным аппаратом,два последова.тел но соединенных резистора,один из ко рых шунтирован нелинейным ферромагни ным э л емен том, а к другому подключено выпрямительное устройство, обеспечивающее выпрямленным.- током обмотку управления и трансформатор тока, два трансформатора напряжения, которые подключены к искровым промежуткам со стороны земли, причем точка соединения резисторов второй ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппара та с точкой соединения искрового промежутка и дросселя первой ветви 3 . Недостатками известного устройст является то, что искровые промежутк устройства требуют координации урой ней изоляции; Малая величина индуктивного сопротивления рабочей обмот ки предварительно насыщенного дросселя не ограничивает ток однофазно. го короткого замыкания и величину д намических воздействий на электроте ническое оборудование, возникающих при электрических пробоях изоляции в результате воздействия внутренних перенапряжений; не исключается при переходных режимах: вероятность возникновения феррорезонансных явле ний при двухфазных коротких замыканиях; предварительное насыщение дро селя до начала возникновения перенапряжений опасной величины приводя к необходимости иметь независимый источник постоянного тока с наличием весьма существенных электричес-. ких потерь; устройство требует определенного количества коммутационных аппаратов; наличие проме уточ ной ветви определяет сложность наладок релейных защит; невозможность одновременного комплексного воздействия устройства на ограничение и при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напряжению и току до безопасных величин; при возникновении максимальных токов короткого замыкания эффективность ограничения внутренних перенапряжений снижается. Цель изобретения - обеспечение более эффективного, комплексного и функционального ограничения ударных токов, параметров аварийных токов и опасных перенапряжений, не только при переходных, ьо и колебательных процессах до безопасных величин, эффективное изменение результирующей величины сопротивления нулевой последовательности, исключение вероятности возникновения резонансных и феррорезонансных перенапряжений на линиях электропередачи, внутренних перенапряжений на изоляции электротехнического оборудования и коммутационных перенапряжений на выключателях и повышение быстродействия работы всего устройства. Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство для заземления трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной нейтралью, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена рабочая обмотка дросселя, обмотка управления которого связана с второй ветвью посредством выпрямительного блока, снабжено подключенными во вторую ветвь последовательно соединенным нелинейным ферромах- нитным элементом с минимальньм напряжением насыщения и конденсатором, параллельно которому подсоединен нелинейньай ферромагнитный элемент с максимальным напряжением насыщения, а выпрямительный блок выполнен в виде моста, одна диагональ которого подключена к конденсатору, к, второй диагонали которого подсоединена обмотка управления. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предложенного устройства. К нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора подключена непосредственно обмотка 2 переменного тока насыщающегося реактора с подма-гничиванием, а обмотка его управления 3 подключена к источнику выпрямленного тока, кроме того, к указанной нейтрали подключены последовательно соединенные нелинейный ф ерромагнитный элемент 4 с минимальным напряжением насьшцения и конденсатор 5, составляющие резонансный контур в нормальном режиме работы сети, параллельно, с конденсатором соединен нелинейный ферромагнитный элемент 6 с максимальным напряжением насыщения, составляющий резонансный контур при воздействии внутренних перенапряжеНИИ, выпрямительный блок 7 источника тока одной диагональю подключен к нелинейноиу ферромагнитному элементу максимального напряжения насыщения, а второй диагональю - к об мотке управления насыщающегося реактора. В нормальном ренсиме работы оптимальные электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнит ного элемента 4 с минимальным напря жением насыщения и конденсатора 5 составляют последовательный резонан сный контур, чем обеспечивается пра тически глухое заземление нейтрали конкретного силового трансформатора еще до начала возникновения перенапряжений. В начальный момент возник новения перенапряжений еще безопасных величин для электротехнического оборудования уже в результате/повышения расчетной величины напряжения на конденсаторе 5 обеспечивается под питка выпрямительного блока 7 и соо ветственно наличие выпрямленного . тока в обмотке управления 3 насыщающегося реактора. Минимальное Напряжение насыщения, нелинейного ферромаг нитного элемента 4 обеспечивает весь ма эффективное перераспределение на пряжения в сторону его увеличения на конденсаторе 5. Незначительная разрегулировка поелед овательного колебательного кон-тура, состоящего из: ферромагнитного элемента 4 и конденсатора 5, весьма эффективно компенсируется параллельно подключенной Обмоткой 2 переменного тока насыщающегося реактора в результате снижения ее сопротивления. При увеличении перенапряжений до уровня опасных величин максимально расчетная величина напряжения на конденсаторе 5 обеспечивает-максимально расчетный выпрямленный ток в обмотке управления 3 с помощью максимального режима работы выпрямительного блока 7, чем обеспечивается необходимая эффективность зацепления нейтрали 1 силового трансформатора через обмотку 2 переменного тока насыщающегося реактора. При возникновении возможных токов короткого замыкания в результате электрического пробоя ослабленной в процессе эксплуатации изоляции электрического оборудования или линий электропередач увеличение напряжения на нелинейном ферромагнитном элементе 6 с максимальным напряжением насы щения приводит к возникновению п араллельного контура, между указанным элементом 6 и конденсатором 5, чем обеспечивается весьма эффективное увеличение его сопротивления и.-достаточное по величине снижение напряжения на выпрямительном блоке 7 вплоть до его полного автоматичес- , кого отключения в случае необхоДимости, а это в свою очередь исключает наличие выпрямленного тока в обмотке управления 3 и обеспечивает эффективное увеличение сопротивления обмотки 2 переменного тока, увеличивая результирующую величину со1противления нулевой последовательности в нейтрали 1 обмотки силового трансформатора до необходимого уровня перед отключением линейных коммутационных аппаратов. Таким образом, предложенное устройство для заземления нейтрали трансформатора оказывает комплексное воздействие на изменение результирующей величины сопротивления нулевой последовательности при любых аварийных режимах в сетях и колебательных процессах за необходимый период времени. Экономический эффект выражается только за счет исключения необходимости замены коммутационных аппаратов напряжением 150-330 КВ суммой в пределах 1,5 млн. руб. и силовых трансформаторов указанного напряжения суммой в пределах 2,3 млн.руб. только по системе Днепроэнерго , а эффективность снижения зкономических убытков в результате повышения надежности.работы электрических сетей составляет 1,2-1,3 млн.руб. в год для указанной энергосистемы с учетом сельской электрификации. Формула изобретения Устройство для заземления нейтрали трансформатора в электрических сетях, работающих с заземленной нейтралью, содержащее две заземленные ветви, в одну из которых включена рабочая обмотка Дросселя, обмотка управления которого -увязана с второй ветвью посредством выпрямительного блока, о тличающе е с я тем, что, с целью комплексного ограничения внутренних перенапряжений и токов короткого замыкания и повышения быстродействия работы, оно снабжено включенными во вторую ветвь последовательно соединенным нелинейным ферромагнитным элементом с минимальным напряжением насыщения и конденсатором, параллельно которому подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимгшьным напряжением насьащения,а выпрямительный блок выполнен в виде моста,одна диагональ ко торого подключена к конденсатору, к второй диагонали которого подсоединена обмотка управления. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 478387, кл. Н 02 Н 1/04, 1973. 2;- Авторское свидетельство СССР 55071, кл. Н 02 Н 9/02, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР 661679, кл. Н 02 Н 7/09, 1979.
