RU217100U1 - Устройство заземления нейтрали - Google Patents
Устройство заземления нейтрали Download PDFInfo
- Publication number
- RU217100U1 RU217100U1 RU2022133135U RU2022133135U RU217100U1 RU 217100 U1 RU217100 U1 RU 217100U1 RU 2022133135 U RU2022133135 U RU 2022133135U RU 2022133135 U RU2022133135 U RU 2022133135U RU 217100 U1 RU217100 U1 RU 217100U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- resistor
- current
- capacitors
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники. Техническим результатом полезной модели является в повышение безопасности электросети за счет одновременного снижения тока однофазного замыкания и устранения возможности возникновения феррорезонанса при замыканиях фазы на землю или заземленный корпус. Устройство заземления нейтрали, содержащее конденсаторы, заземленные через реактор, включенный последовательно с реактором резистор, нормально замкнутый контакт коммутационного аппарата, включенный параллельно с резистором, размыкающийся при достижении током реактора критической величины. Устройство снабжено связанными между собой датчиком тока цепи реактора и блоком управления, размыкающим контакт на время, определяемое по условию:
где L – индуктивность реактора; Rp - активное сопротивление цепи реактора; iф – ток реактора при устойчивом феррорезонансе; iк - критическая величина тока реактора; R - сопротивление резистора, а резистор имеет сопротивление R, соответствующее условию:
где XL – индуктивное сопротивление реактора; ХС – емкостное сопротивление конденсаторов. 2 з. п. ф-ы. 4 ил.
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для уменьшения тока однофазного замыкания и устранения феррорезонансных процессов в электросетях.
Известно устройство, реализующее способ ограничения перенапряжений в электросетях (RU 2342756, МПК H02H 9/00, опубл. 27.12.08 г.). Согласно этому способу к сети подключаются конденсаторы, которые заземляются через соединенные параллельно резистор и реактор.
Недостатком устройства является то, что его использование может привести к появлению опасных феррорезонансных процессов, способствующих увеличению перенапряжений при неустойчивых однофазных замыканиях. В результате происходит увеличение перенапряжений и увеличение токов однофазного замыкания. Помимо этого, даже при отсутствии феррорезонанса ток однофазного замыкания будет увеличен из-за того, что включенный параллельно реактору резистор создает дополнительную активную составляющую тока замыкания.
Известно устройство, реализующее способ заземления нейтрали (RU 2516437, МПК H02H 3/20, H02H 9/04, опубл. 20.05.2014 г.). Согласно этому способу предлагается последовательно с конденсаторами и реактором включать активное сопротивление, а параметры устройства заземления выбирать по условию устранения феррорезонанса.
Недостатком устройства является то, что его использование приводит к увеличению тока однофазного замыкания, поскольку добавление активного сопротивления сопровождается появлением не скомпенсированной активной составляющей в месте замыкания. Кроме того, способ не позволяет ограничить перенапряжения в достаточной мере.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, реализующее способ заземления нейтрали (RU 2761296, МПК H02H 3/20, H02H 9/04, опубл. 06.12.2021 г.). Согласно этому способу предлагается последовательно с конденсаторами и реактором включать активное сопротивление, шунтированное нормально замкнутым контактом, размыкающимся при достижении током критической величины. При этом параллельно конденсаторам включить варисторы.
Недостатком устройства является то, что он воздействует на феррорезонансные процессы только путем изменения начальных условий перед замыканием. При этом длительность времени, на которое происходит повышение активного сопротивления не ограничивается. В случае устойчивого замыкания фазы на землю повышенное активное сопротивление цепи реактора приведет к увеличению тока в месте замыкания, что небезопасно.
Задача полезной модели заключается в повышении безопасности электросети за счет одновременного снижения тока однофазного замыкания и устранения возможности возникновения феррорезонанса при замыканиях фазы на землю или заземленный корпус.
Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство заземления нейтрали, содержащее конденсаторы, заземленные через реактор, включенный последовательно с реактором резистор, нормально замкнутый контакт коммутационного аппарата, включенный параллельно с резистором, размыкающийся при достижении током реактора критической величины, предлагается снабдить связанными между собой датчиком тока цепи реактора и блоком управления, размыкающим контакт на время, определяемое по условию:
где – индуктивность реактора; – активное сопротивление цепи реактора; – ток реактора при устойчивом феррорезонансе; – критическая величина тока реактора; - сопротивление резистора, а резистор имеет сопротивление R, соответствующее условию:
Конденсаторы, реактор, резистор и контакт коммутационного аппарата могут быть включены между естественной нейтралью электросети и землей.
Также конденсаторы к сети могут быть подключены по схеме «звезда», а их общая точка присоединена к земле через реактор, резистор и контакт коммутационного аппарата.
Вариант соединения схемы конденсаторов выбирают, исходя из возможности доступа к нейтрали электросети.
На прилагаемых к заявке графических материалах изображены:
на фиг. 1 - схема предлагаемого устройства заземления нейтрали при использовании конденсаторов, включенных по схеме «звезда»;
на фиг. 2 - схема предлагаемого устройства при использовании конденсаторов, включенных в нейтраль сети;
на фиг. 3 - схема модели, которая применялась при обосновании реализуемости предлагаемого устройства заземления нейтрали с использованием конденсаторов, включенных по схеме «звезда»;
на фиг. 4 - схема модели, которая применялась при обосновании реализуемости предлагаемого устройства заземления нейтрали с использованием конденсаторов, включенных в нейтраль сети.
На прилагаемых схемах приняты следующие обозначения:
1 – обмотки электрооборудования; 2- конденсаторы; 3 - реактор; 4 – блок управления; 5 – контакт коммутационного аппарата; 6 – резистор; 7 – датчик тока; 8 – земля (заземленный корпус); 9 - контакт между фазой и землей; 10 – измерительный шунт; 11 – емкость фаз электрической сети; 12 - осциллограф.
Описание работы устройства
Устройство подключено к фазам сети или к нейтральной точке. Подключение осуществляется через конденсаторы 2, обеспечивающие гальваническую развязку сети с землей по постоянному току. К конденсаторам подключается реактор 3, настроенный в резонанс с фазной емкостью 11 электрической сети, что позволяет уменьшить ток в месте замыкания фазы на землю до безопасного значения. Последовательно с реактором включен резистор 6.
Резистор 6 шунтирован нормально замкнутым контактом 5 коммутационного аппарата, его размыкание происходит после подачи сигнала с блока 4. Блок 4 управления получает сигнал с датчика 7, установленного в цепь реактора. При достижении током критического значения блок 4 управления подает сигнал на размыкание контакта 5. Длительность нахождения контакта 5 в разомкнутом состоянии определяется по выражению (1). После этого контакт 5 возвращается в замкнутое состояние.
Сопротивление резистора выбрано по условию (2). Это условие соответствует максимальной мощности тепловыделений на резисторе 6, тем самым обеспечивается высокая скорость затухания переходных процессов в образующемся при однофазном замыкании контуре. Быстрое затухание переходных процессов позволяет снизить продолжительность времени, на которое происходит повышение активного сопротивления цепи реактора, а, следовательно, и тока однофазного замыкания.
Благодаря предложенному устройству заземления нейтрали появляется возможность быстрого управления формирующимся при однофазном замыкании феррорезонансным контуром за счет увеличения его активного сопротивления на непродолжительное время.
Примеры реализации устройства показаны на фиг.3 и фиг.4, где представлены схемы их подключения к модели электрической сети. Напряжение сети 100 В, суммарная фазная емкость сети 69 мкФ. Реализация способа заключается в том, что к сети подключаются: реактор 2. Сопротивление резистора 3, найденное по (2), составило 20 Ом. Суммарная емкость конденсаторов 1 установлена равной 32 мкФ. Напряжение, при котором реактор 3 становится нелинейным, равно 324 В, его индуктивность в ненасыщенном состоянии – 0.45 Гн, активное сопротивление обмотки – 5 Ом. Проведенные расчеты по выражению (1) позволили получить следующее минимальное значение продолжительности времени нахождения в разомкнутом состоянии - 0.12 с.
Для проверки действия устройства моделировались устойчивые замыкания одной из фаз на землю длительностью несколько периодов, предварительно создавались начальные условия, способные возбудить феррорезонанс. Кроме того, во время таких замыканий в сети осуществлялись коммутации в электросети, приводящие к временным скачкам напряжения. При помощи осциллографа 12 и измерительного шунта 10 регистрировался ток замыкания. Результаты регистрации приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Параметры устройства заземления нейтрали | Наибольшее значение установившегося тока однофазного замыкания, А | Возникновение устойчивого феррорезонанса |
Устройство согласно фиг. 1 |
0.1 | Не зафиксировано |
Устройство согласно фиг. 2 | 0.1 | Не зафиксировано |
Устройство с сопротивлением дополнительного резистора 10 Ом (ближайший аналог) | 6 | Зафиксировано |
Устройство с сопротивлением резистора 100 Ом (ближайший аналог) | 6 | Зафиксировано |
Устройство с временем = 0.05 с (ближайший аналог) | 6 | Зафиксировано |
Как видно из таблицы 1 при использовании предлагаемого устройства, реализованного согласно двум предложенным схемам получен одинаковый результат в ограничении токов однофазных замыканий и устранении феррорезонансных процессов. Изменение параметров устройства, уменьшение или увеличение сопротивления резистора, а также уменьшение продолжительности времени размыкания контактов, приводит к возникновению феррорезонанса и увеличению тока однофазного замыкания.
Таким образом, видно, что предложенное устройство, в отличие от ближайшего аналога, позволяет снизить токи однофазных замыканий и устранить феррорезонанс, а, следовательно, решают поставленную задачу повышения безопасности электросети.
Claims (13)
1. Устройство заземления нейтрали, содержащее конденсаторы, заземленные через реактор, включенный последовательно с реактором резистор, нормально замкнутый контакт коммутационного аппарата, включенный параллельно с резистором, размыкающийся при достижении током реактора критической величины, отличающееся тем, что снабжено связанными между собой датчиком тока цепи реактора и блоком управления, размыкающим контакт коммутационного аппарата на время, определяемое из условия
где L – индуктивность реактора;
Rp – активное сопротивление цепи реактора;
iф – ток реактора при устойчивом феррорезонансе;
iк – критическая величина тока реактора;
R – сопротивление резистора,
а резистор имеет сопротивление R, соответствующее условию
где XL – индуктивное сопротивление реактора;
XC – емкостное сопротивление конденсаторов.
2. Устройство заземления нейтрали по п.1, отличающееся тем, что конденсаторы, реактор, резистор и контакт коммутационного аппарата включены между естественной нейтралью электросети и землей.
3. Устройство заземления нейтрали по п.1, отличающееся тем, что конденсаторы к сети подключены по схеме «звезда», а их общая точка присоединена к земле через реактор, резистор и контакт коммутационного аппарата.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU217100U1 true RU217100U1 (ru) | 2023-03-16 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2342756C1 (ru) * | 2007-12-27 | 2008-12-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ ограничения перенапряжений в электросетях |
RU2516437C2 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-05-20 | Владимир Анатольевич Благинин | Способ заземления нейтрали |
CN203895978U (zh) * | 2014-05-22 | 2014-10-22 | 姜谷兵 | 一种用于中压电网的中性点接地保护系统 |
KR20190019764A (ko) * | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 한국전력공사 | 고조파 차단 기능을 제공하는 중성점 접지 장치 및 그의 제조 방법 |
RU2761296C1 (ru) * | 2020-11-30 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ заземления нейтрали |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2342756C1 (ru) * | 2007-12-27 | 2008-12-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ ограничения перенапряжений в электросетях |
RU2516437C2 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-05-20 | Владимир Анатольевич Благинин | Способ заземления нейтрали |
CN203895978U (zh) * | 2014-05-22 | 2014-10-22 | 姜谷兵 | 一种用于中压电网的中性点接地保护系统 |
KR20190019764A (ko) * | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 한국전력공사 | 고조파 차단 기능을 제공하는 중성점 접지 장치 및 그의 제조 방법 |
RU2761296C1 (ru) * | 2020-11-30 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ заземления нейтрали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2342756C1 (ru) | Способ ограничения перенапряжений в электросетях | |
Radmanesh | Distribution network protection using smart dual functional series resonance-based fault current and ferroresonance overvoltage limiter | |
CN108802531B (zh) | 一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置 | |
CN111193251B (zh) | 一种全补偿系统电压跌落的分析方法 | |
CN107785884A (zh) | 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法 | |
Badrzadeh | Transient recovery voltages caused by capacitor switching in wind power plants | |
RU2516437C2 (ru) | Способ заземления нейтрали | |
DE102008024348B4 (de) | Verfahren zur Reduktion pulsförmiger Erdströme an einem elektrischen Großgerät und Kompensationsschaltung zur Erdstromverlagerung | |
RU217100U1 (ru) | Устройство заземления нейтрали | |
CN108879646B (zh) | 一种基于相控消弧线圈解决单相接地故障的方法 | |
Khan et al. | Analysis of ferroresonance suppression and transient response performances for various ferroresonance suppression circuits in capacitive voltage transformers | |
RU2726344C1 (ru) | Способ заземления нейтрали | |
Carr et al. | Transient overvoltage rating and BIL of the transformerless intelligent power substation | |
RU2653510C1 (ru) | Способ компенсации тока однофазного замыкания | |
US3889158A (en) | Series capacitor protection equipment with dual sparkover feature | |
Varetsky | Overvoltages in MV industrial grid under ground faults | |
RU2761296C1 (ru) | Способ заземления нейтрали | |
Portales et al. | New Control Strategy of Inrush Transient During Transformer Energization at Toulnustouc Hydropower Plant Using a Double-Break 330-kV Circuit Breaker | |
Marin et al. | Study of Overvoltages Due to Single Phase Defects in Networks with Insulated Neutral and Shunt Breaker | |
CN109813997B (zh) | 一种可控电流源接地电流全补偿输出电流计算方法及系统 | |
Piasecki et al. | New approach towards very fast transients suppression | |
Butler | Analysis of factors which influence the application, operation, and design of shunt-capacitor equipments switched in large banks | |
Ueno et al. | Monte-Carlo simulation of overvoltage generation in the inductive current interruption by vacuum interrupters | |
RU178102U1 (ru) | Устройство защитного отключения | |
SU1379866A1 (ru) | Трехфазный ограничитель перенапр жений |