RU2115206C1 - Current-limiting device - Google Patents
Current-limiting device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115206C1 RU2115206C1 RU94043142A RU94043142A RU2115206C1 RU 2115206 C1 RU2115206 C1 RU 2115206C1 RU 94043142 A RU94043142 A RU 94043142A RU 94043142 A RU94043142 A RU 94043142A RU 2115206 C1 RU2115206 C1 RU 2115206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- bru
- transformer
- stage
- circuit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к схеме защиты от аварий, осуществляющим ограничение сверхтоков. The invention relates to electrical engineering, namely to a circuit for protection against accidents, limiting overcurrents.
Известно, что для ограничения токов К3 на землю, составляющих подавляющее большинство из общего числа К3 в высоковольтных сетях, необходимо увеличивать эквивалентное сопротивление канала нулевой последовательности схемы. Наиболее простым способом, ограничения токов К3 на землю является разземление всех или части нейтралей трансформаторов [1]. Однако работа сетей с изолированной нейтралью требует изоляции оборудования на порядок выше, чем в сетях с глухозаземленной нейтралью [2]. Такие сети характеризуется повышенными коммутационными перенапряжениями и опасными феррорезонансными процессами. Режим разземления части нейтралей также имеет ряд недостатков, основным из которых является вероятность выделения незаземленных участков сети с неустраненным К3 на землю и возникновением опасных коммутационных и феррорезонансных перенапряжений. It is known that in order to limit K3 currents to earth, which make up the vast majority of the total number of K3 in high-voltage networks, it is necessary to increase the equivalent channel resistance of the zero sequence circuit. The simplest way to limit the K3 currents to earth is to ground all or part of the transformer neutrals [1]. However, the operation of networks with isolated neutral requires isolation of the equipment by an order of magnitude higher than in networks with a grounded neutral [2]. Such networks are characterized by increased switching overvoltages and dangerous ferroresonant processes. The grounding regime of a part of the neutrals also has a number of drawbacks, the main of which is the likelihood of ungrounded sections of the network with unresolved K3 to the ground and the occurrence of dangerous switching and ferroresonant overvoltages.
Развитие энергосистем, рост числа и мощности трансформаторов с глухозаземленной нейтрально приводит к значительному увеличению токов К3 на землю, что вызывает необходимость модернизации или замены оборудования на более мощное. В настоящее время наиболее целесообразным в технико-экономическом отношении и оперативным способом повышения надежности оборудования в аварийных режимах является применение устройств заземления нейтралей трансформаторов, обеспечивающим безынерционное демпфирование переходных электромагнитных и электромеханических процессов в энергосистемах при возникновении и ликвидации К3. The development of energy systems, the increase in the number and capacity of transformers with dead-grounded neutral leads to a significant increase in K3 currents to earth, which necessitates the modernization or replacement of equipment with more powerful ones. At present, the most feasible in technical and economic terms and operational way to increase the reliability of equipment in emergency conditions is the use of grounding devices of transformer neutrals, providing inertia-free damping of transient electromagnetic and electromechanical processes in power systems when K3 occurs and is eliminated.
Известна электропередача переменного тока с приемной и передающей подстанциями, нейтрали трансформаторов которых заземлены через токоограничивающее устройство, содержащее параллельно включенные высоконелинейный резистор, реактор и коммутационный аппарат [3]. Это устройство не может быть реализовано на практике, так как мощных высоконелинейных высоковольтных резисторов, способных ограничивать токи К3 на землю в десятки или даже единицы кА, не существует в отечественной и зарубежной электротехнической промышленности. Кроме того, релейная защита и автоматика электропередачи должна быть специальной, с настройкой на нелинейный характер переходных процессов при возникновении и ликвидации К3. Known AC power transmission with receiving and transmitting substations, the transformer neutrals of which are grounded through a current-limiting device containing a parallel-connected highly non-linear resistor, reactor and switching device [3]. This device cannot be implemented in practice, since powerful high-linear non-linear high-voltage resistors capable of limiting K3 currents to the ground to tens or even units of kA do not exist in the domestic and foreign electrical industry. In addition, relay protection and power transmission automation should be special, with tuning to the non-linear nature of transients during the occurrence and elimination of K3.
Известно устройство для заземления нейтралей трансформаторов, содержащее параллельно включенные разрядник, масляный токоограничивающий реактор ТРОМ-35, высокоомную бетэловую резисторную установку [4]. Это устройство не имеет широкого применения в энергосистемах вследствие неприемлемых стоимостных, габаритных и эксплуатационных показателей. A device for grounding the neutrals of transformers containing parallel connected arrester, oil current-limiting reactor TROM-35, high-resistance betel resistor installation [4]. This device is not widely used in power systems due to unacceptable cost, overall and operational performance.
Известно устройство для заземления нейтралей трансформаторов через бетэловые резисторы [5]. Однако оно не нашло промышленного применения в энергосистемах из-за отсутствия методик выбора величины токоограничивающего сопротивления и расчета ресурсно-пропускной способности резисторной установки с учетом надежностных показателей, обеспечивающих ее эффективность и работоспособность. A device for grounding the neutrals of transformers through betel resistors [5]. However, it did not find industrial application in power systems due to the lack of methods for choosing the value of current-limiting resistance and calculating the resource and throughput of a resistor installation, taking into account reliability indicators that ensure its efficiency and performance.
Наиболее близким решением к заявляемому является устройство по А.С. N 1700624 для защиты трансформатора, подключенного к линии передачи через отделитель, путем ограничения тока К3 в цепи короткозамыкателя бетэловыми резисторами, собранными в установку из m-параллельных ветвей по k-последовательно включенных резисторов в каждой ветви, и подключаемых последовательно с короткозамыкателем между выводами высшего напряжения трансформатора и землей [6]. The closest solution to the claimed device is A.S. N 1700624 to protect the transformer connected to the transmission line through the separator by limiting the K3 current in the short circuit with betel resistors assembled into an installation of m-parallel branches with k-series resistors in each branch, and connected in series with a short circuit between high voltage terminals transformer and ground [6].
Недостаток этого устройства состоит в том, что оно применяется только для ограничения искусственно коммутируемых короткозамыкателями токов однофазного К3 на подстанциях без выключателей на стороне высокого напряжения. The disadvantage of this device is that it is used only to limit the artificially switched short-circuit currents of single-phase K3 at substations without switches on the high voltage side.
Задача изобретения состоит в создании надежного и эффективного устройства для ограничения как искусственных, так и случайных несимметричных К3 на землю. The objective of the invention is to create a reliable and efficient device to limit both artificial and random asymmetric K3 to the ground.
Поставленная задача решена в устройстве, содержащем короткозамыкатель и бетэловые резисторы, собранные в установку из m-параллельных ветвей по k-последовательно включенных резисторов в каждой ветви, благодаря тому, что в него введен блок контроля работы бетэловой резисторной установки (БРУ), при этом БРУ одним выводом через аппаратный зажим подключается к выводу нейтрали трансформатора, другим выводом БРУ заземляется через блок контроля работы БРУ, содержащего измерительный трансформатор тока, во вторичной цепи которого последовательно включены первая ступень токовой защиты с контрольным милиамперметром и шунтирующей его размыкающей кнопкой, и вторая ступень токовой защиты, при этом выход первой ступени подключается к цепям включения короткозамыкателя, шунтирующего последовательно включенные БРУ и блок контроля, а выход второй ступени подключается в цепям отключения выключателей трансформатора или автотрансформатора, нейтрали которых заземлены через устройство. The problem is solved in a device containing a short circuit and betel resistors assembled into an installation of m-parallel branches with k-series resistors in each branch, due to the fact that a control block for the operation of the betel resistor installation (BRU) is introduced into it, while the BRU one terminal is connected through a hardware clamp to the neutral terminal of the transformer, the other terminal is connected to the BRU through the control unit of the BRU containing a measuring current transformer, in the secondary circuit of which о includes the first stage of current protection with a control milliammeter and a disconnecting button shunting it, and the second stage of current protection, while the output of the first stage is connected to the short circuit circuit of the short circuit switch, shunting the series-connected BRU and the control unit, and the output of the second stage is connected to the transformer circuit breaker switching circuits or an autotransformer whose neutrals are grounded through the device.
На фиг. 1 дана принципиальная схема токоограничивающего устройства; на фиг. 2 дана схема электрической системы, в которой используется токоограничивающее устройство; на фиг. 3 - схема оперативных цепей блока контроля работы БРУ. In FIG. 1 is a schematic diagram of a current limiting device; in FIG. 2 shows a diagram of an electrical system in which a current limiting device is used; in FIG. 3 - diagram of the operational circuits of the control unit of the BRU.
Устройство согласно фиг. 1 содержит БРУ - 1, блок контроля работы установки 2. БРУ одним выводом через аппаратный зажим 3 подключена к нейтрали 4 трансформатора (Т) или автотрансформатора (АТ). Другой вывод БРУ заземляется через блок контроля 2. Между выводом нейтрали и землей параллельно 1 и 2 включен с нормально разомкнутыми контактами короткозамыкатель 5. The device according to FIG. 1 contains a BRU - 1, a unit for monitoring the operation of the installation 2. The BRU is connected to the neutral 4 of a transformer (T) or an autotransformer (AT) via one terminal through a hardware clamp 3. Another terminal of the switchgear is earthed via control unit 2. Between the neutral terminal and the ground, a short circuit 5 is connected in parallel with normally open contacts 5.
БРУ -1 собирается по методике [6] из параллельно-последовательно соединенных N= mxk бетэловых резисторов для заданных значений : активного сопротивления БРУ - RN, сквозного тока через установку - IR, длительности К3-t и числа срабатываний за срок службы БРУ - n.BRU -1 is assembled according to the method [6] from parallel-series-connected N = mxk betel resistors for given values: BRU active resistance - R N , through-current through the installation - I R , K3-t duration and the number of trips for the BRU service life - n
Блок контроля - 2 содержит измерительный трансформатор тока 6, во вторичной цепи которого последовательно включены первая 7 и вторая 8 токовые ступени защиты БРУ. Первая ступень 7 содержит последовательно соединенные чувствительное реле тока 9 и миллиамперметр 10 с шунтирующей его нормально замкнутой с кнопкой 11. Выходной сигнал ступени 7 действует на включение короткозамыкателя 5. Вторая ступень 8 содержит токовое реле 12. Выходной сигнал ступени 8 действует на отключение выключателя 13 Т и АТ. The control unit - 2 contains a measuring current transformer 6, in the secondary circuit of which the first 7 and second 8 current protection stages of the switchgear are connected in series. The first stage 7 contains a sensitive current relay 9 and a milliammeter 10 connected in series with the normally closed shunt with button 11. The output signal of stage 7 acts to close the short circuit 5. The second stage 8 contains current relay 12. The output signal of stage 8 acts to turn off the 13 T switch and AT.
Скомпонованное таким образом устройство 14 включается в нейтрали 4 Т-15 мощной станции 16 и(или) АТ-17 узловой подстанции с распредустройствами разного класса напряжений 18 и 19 (фиг. 2). The
Постоянно включенные в нейтралях БРУ могут подвергаться длительному воздействию токов несимметрии в нормальном режиме работы системы. Экспериментальные измерения токов нулевой последовательности в глухозаземленных нейтралях трансформаторов мощностью 40...400 МВА дают средние значения токов в 3. ..5 А. Максимальные выбросы значений для мощных Т и АТ достигают 30-40 А, что связано, как правило, с возникновением неполнофазных режимов и должно ликвидироваться соответствующей автоматикой. Комплектующие БРУ бетэловые резисторы рассчитываются на длительные токи в 5-10 А. Таким образом, в нормальном режиме, когда защита оборудования от сверхтоков не нужна, БРУ может быть временно (до ликвидации причин несимметрии) выведена из работы. Для этой цели в блоке контроля 2 предусматривается первая ступень 7, содержащая первое чувствительное реле тока 9, уставка срабатывания которого выбирается по условию:
где
3IORH - устроенный ток нулевой последовательности, протекающий через БРУ, обусловленный несимметрией в системе; KОТС = 1,25 - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле и необходимый запас; KB - коэффициент возврата реле; KTT - коэффициент трансформации трансформатора тока.Constantly switched in neutrals BRUs can be subjected to prolonged exposure to asymmetry currents in the normal mode of operation of the system. Experimental measurements of the zero sequence currents in the grounded neutrals of transformers with a power of 40 ... 400 MVA give average currents of 3. ..5 A. The maximum outliers for high-power T and AT reach 30-40 A, which is usually associated with the occurrence out of phase conditions and should be eliminated by appropriate automation. Betel resistors completing the switchgear switchgear are designed for continuous currents of 5-10 A. Thus, in normal mode, when protection of equipment from overcurrents is not needed, the switchgear can be temporarily (until the asymmetry is eliminated). For this purpose, in the control unit 2, a first stage 7 is provided, containing the first sensitive current relay 9, the operation setting of which is selected by the condition:
Where
3I ORH - arranged zero-sequence current flowing through the switchgear due to asymmetry in the system; K OTC = 1.25 - the offset coefficient, taking into account the error of the relay and the necessary margin; K B - relay return coefficient; K TT is the transformation ratio of the current transformer.
Коэффициент чувствительности реле определяется как:
где
Iнд = 5. ..10 - длительно допустимый ток по ТУ на комплектующие резисторы;
m - количество параллельных колонок в БРУ.The sensitivity coefficient of the relay is defined as:
Where
I nd = 5. ..10 - long-term permissible current according to the technical specifications for component resistors;
m is the number of parallel columns in the BRU.
Если чувствительность оказывается недостаточной, то ток срабатывания первой ступени должен выбираться по условию согласования с Iнд.If the sensitivity is insufficient, then the response current of the first stage should be selected by agreement with I nd .
Устройство 14 работает следующим образом. The
В нормальном режиме работы системы (без К3), если ток, протекающий через БРУ 1 и измерительный трансформатор тока 6 блока контроля 2, превысит допустимый, срабатывает реле 9, которое своим контактом 20 (фиг. 3) замыкает цепь питания реле времени 21. Время срабатывания реле 21 отстраивается от длительности возможного неполнофазного режима, например, ОАПВ. Реле 21 своим первым контактом 22 замыкает цепь питания указательного реле 23, которое своим контактом 24 включает на пульте управления станции сигнала : "Перегрузка БРУ". Вторым контактом 25 подается питание на цепи включения короткозамыкателя 5, шунтирующего БРУ-1 на время ликвидации причин, вызвавших неполнофазный режим. Первая ступень позволяет также оперативному персоналу выполнять текущий визуальный контроль токов через БРУ по проградуированному милиамперметру 10 нажатием кнопки 11, а кнопкой 26 включить при необходимости шунтирующий короткозамыкатель 5. In the normal mode of operation of the system (without K3), if the current flowing through the switchgear 1 and the measuring current transformer 6 of control unit 2 exceeds the permissible limit, relay 9 activates, which closes the power circuit of
Расчетный режимов по ресурсно-пропускной способности БРУ является аварийный режим К3 в электрической системе при кратковременном (время отключения К3) воздействии на нее максимально возможных сверхтоков. Для надежной работы в течение срока службы БРУ рассчитывается на заданное число срабатываний n с максимально возможным током IR, протекающим через установку при К3 на выводе Т или АТ или вблизи сборных шин. При несимметричных К3 (фиг. 2)на линиях 27, шинах распредустройств 16, 18, 19 или выводах Т 28, или АТ 29, 30, возникающий в нейтралях 4 ток нулевой последовательности ограничивается активным сопротивлением БРУ. Уставка срабатывания реле 12 второй ступени 8 определяется по устроенному току нулевой последовательности, протекающего через БРУ - 1 и измерительный трансформатор 6 в режиме К3 с максимальным током 3IOR≤IR. Если К3 не отключается в течение расчетного времени t, то при срабатывании реле 12 своим контактом 31 замыкает цепь питания реле времени 32, которое с выдержкой времени, определенного по ТУ на БРУ, контактом 33 через обмотку указанного реле 34 выдает питание на цепи отключения выключателей 13 станции 16 или подстанции 18. Реле 34 контактом 35 включает сигнализацию : "Неустраненное К3. Отключение трансформатора".The design mode for the resource and bandwidth of the switchgear is the emergency mode K3 in the electrical system with short-term (K3 shutdown time) exposure to the maximum possible overcurrents. For reliable operation during the service life of the switchgear, it is calculated on a given number of trips n with the maximum possible current I R flowing through the unit at K3 at terminal T or AT or near busbars. With asymmetric K3 (Fig. 2) on lines 27,
Величина сопротивления должна выбираться по требуемой эффективности токоограничения при обеспечении допустимого повышения напряжения на изоляции нейтрали Т или АТ
С учетом указанных требований оптимальная величина сопротивления БРУ в нейтрали Т-15 станции 16 выбирается по условию:
эквивалентное сопротивление прямой последовательности схемы относительно местоположения К3; XOC - эквивалентное сопротивление нулевой последовательности схемы без учета сопротивления трансформаторов Xт с RN в их нейтралях.Resistance value should be selected according to the required current limiting efficiency while ensuring a permissible increase in voltage on the insulation of the neutral T or AT
Given these requirements, the optimal value of the BRU resistance in the neutral T-15 of
equivalent resistance of the direct sequence of the circuit relative to the location of K3; X OC - equivalent resistance of the zero sequence of the circuit without taking into account the resistance of the transformers X t with R N in their neutrals.
Для АТ максимальное повышение напряжения на нейтрали возникает в режиме однофазного К3 на выводе среднего напряжения 29 при отключенном выключателе со стороны шин 18 среднего напряжения и не отключившемся выключателе со стороны шин - 19 высшего напряжения. Тогда сопротивление БРУ в нейтрали АТ -17 подстанции -18 выбирается по условию:
эквивалентное сопротивление схемы по каналу прямой последовательности относительно местоположения К3; XBC - сопротивление АТ, определенное по паспортному значению напряжения К3 между обмотками высшего и среднего напряжения; X18 и X19 - входные сопротивления прямой последовательности сетей соответственно среднего и высшего напряжения относительно шин 18 и 19; X
XT1 = K2 • XB + (K-1) • K • XH, XT2 = XC - (K-1) • XH, XT3 = K • XH,
сопротивления эквивалентной звезды АТ, определяемые по паспортным параметрам: XB, XC, XH;
Использование токоограничивающего устройства согласно заявляемому изобретению позволяет отказаться от многоаппаратных токоограничивающих устройств (параллельно включенные реактор, резисторы, разрядник), что повышает в 5...10 раз его экономичность и облегчает условия эксплуатации. Выбор оптимальной величины сопротивления БРУ обеспечивает эффективное токоограничение без опасных перенапряжений на изоляции оборудования распредустройств, а введение автоматического контроля работы установки повышает надежность работы устройства.For ATs, the maximum voltage increase in the neutral occurs in the single-phase K3 mode at the
equivalent circuit resistance along the direct sequence channel relative to the location of K3; X BC - resistance AT, determined by the certified value of voltage K3 between the windings of high and medium voltage; X 18 and X 19 - input impedance of a direct sequence of networks of medium and high voltage, respectively, with respect to
X T1 = K 2 • X B + (K-1) • K • X H , X T2 = X C - (K-1) • X H , X T3 = K • X H ,
resistance of the equivalent star AT, determined by the passport parameters: X B , X C , X H ;
The use of a current-limiting device according to the claimed invention makes it possible to abandon multi-device current-limiting devices (parallel connected reactor, resistors, arrester), which increases its efficiency by 5 ... 10 times and facilitates operating conditions. The choice of the optimal value of the BRU resistance provides effective current limitation without dangerous overvoltages on the insulation of switchgear equipment, and the introduction of automatic control of the installation increases the reliability of the device.
Таким образом, предлагаемое устройство, включающее комплекс разработок от методики выбора сопротивления токоограничивающей установки до ее комплектации промышленно изготавливаемыми элементами и обеспечения ее надежности и работоспособности, может найти широкое практическое применение в энергосистемах, требующих ограничения опасных для силового оборудования уровней токов К3. Thus, the proposed device, which includes a range of developments from the methodology for choosing the resistance of a current-limiting installation to its assembly with industrially manufactured elements and ensuring its reliability and performance, can find wide practical application in power systems that require limiting K3 current levels that are dangerous for power equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94043142A RU2115206C1 (en) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | Current-limiting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94043142A RU2115206C1 (en) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | Current-limiting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94043142A RU94043142A (en) | 1996-10-27 |
RU2115206C1 true RU2115206C1 (en) | 1998-07-10 |
Family
ID=20162956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94043142A RU2115206C1 (en) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | Current-limiting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2115206C1 (en) |
-
1994
- 1994-12-05 RU RU94043142A patent/RU2115206C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Неклепаев Б.Н. Координация и оптимизация уровней токов короткого замык ания в электрических системах. - М.: Энергия, 1978, с.77 -78. 2. Кост енко М.В., Кадомская К.П., Левинштейн М.Л., Ефремов И.А. Перенапряжени я и защит ы от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого н апряжения. Л.: Наука, 1988. 3. SU, авторское свидетельство N 1372471, кл. H 02 J 3/24, 1 988. 4. Долюк Р.П. Способ повышения надежности раб оты энергосистем. Извест ия вузов "Энергетика". N 10, 1990. 5. Частичн ое заземление нейтрали в элек трических системах через резистор. Сборн ик./Под ред. Ч.М.Джуварлы. - Баку, Элм.1976. 6. SU, авторское свидете льство N 1700624, кл. H 01 H 7/06, 1991 . * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94043142A (en) | 1996-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR950003318B1 (en) | Downed conductor automatic detecting device | |
EP0482767A2 (en) | Fault detection arrangement | |
KR960003362B1 (en) | Downed conductor automatic detecting device | |
Atmuri et al. | Neutral reactors on shunt compensated EHV lines | |
Peelo et al. | Mitigation of circuit breaker transient recovery voltages associated with current limiting reactors | |
RU2115206C1 (en) | Current-limiting device | |
KOUIDRI et al. | Distribution Grid Protection | |
Shirkovets et al. | Schemes, Neutral Grounding Treatment and Organization of Ground Fault Relay Protection in 20 kV Networks of Megalopolises | |
RU2159980C1 (en) | Method and device for directional overcurrent protection of two parallel lines in three-phase electrical installation | |
RU2007007C1 (en) | Device for protection of transformer connected to power line via isolating switch | |
RU2317623C1 (en) | Device for selective protection from one-phased and multi-phased ground short circuits of electric cable network with isolated neutral | |
Ashok | 400KV SUBSTATION AREECODE POWER GRID CORPORATION OF INDIA | |
EP4339988A1 (en) | Passive fault protection arrangement for a measuring voltage transformer or a power voltage transformer for use in high voltage applications | |
RU2007006C1 (en) | Device for protection of transformer connected to power line via isolating switch | |
SU1053214A1 (en) | Device for blocking short circuit connection of buses equipped with switch having capacitive contact-voltage dividers | |
SU1138874A1 (en) | Device for protecting against earth leakage in isolated neutral system | |
Arrabé et al. | A new directional protection for multiterminal HVDC networks | |
Krishnamurthy | Protective Relaying System | |
RU2080726C1 (en) | High-voltage line grouping connection | |
Csida et al. | An improved method for determining line discharge through potential transformers | |
RU2016458C1 (en) | Gear for termination of ferro-resonance processes in networks with insulated neutral | |
SU799065A1 (en) | Device for protecting 6-35 kv circuits from earthing | |
Fielding et al. | Industrial feeder protection | |
SU1668957A1 (en) | Method of determining single-phase grounding current in isolated neutral systems | |
SU1171898A1 (en) | Device for earth leakage protection of stator of generator which is in the same unit as transformer |