RU2232457C2 - Device for protecting insulated-neutral three-phase supply mains against internal overvoltages (alternatives) - Google Patents
Device for protecting insulated-neutral three-phase supply mains against internal overvoltages (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232457C2 RU2232457C2 RU2001125167/09A RU2001125167A RU2232457C2 RU 2232457 C2 RU2232457 C2 RU 2232457C2 RU 2001125167/09 A RU2001125167/09 A RU 2001125167/09A RU 2001125167 A RU2001125167 A RU 2001125167A RU 2232457 C2 RU2232457 C2 RU 2232457C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- relay
- switch
- resistor
- grounding
- switched
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электрических сетях напряжением 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью, содержащих высоковольтные электродвигатели или генераторы, подключенные к этим сетям, как средство защиты от внутренних перенапряжений, связанных с дуговыми однофазными замыканиями на землю.The invention relates to the electric power industry and can be used in electric networks with a voltage of 3-6-10-35 kV with isolated neutral, containing high-voltage electric motors or generators connected to these networks, as a means of protection against internal overvoltages associated with single-phase arc earth faults.
Известно устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, содержащее заземляющий трансформатор, обеспечивающий доступ к нейтрали сети, первичные обмотки которого подключены к контролируемой сети и соединены между собой по схеме звезды с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки заземляющего трансформатора соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору (см. Электротехника. 1994 г., №5, стр.22).A device is known for protecting against internal overvoltages of three-phase electric networks with an isolated neutral, comprising a grounding transformer providing access to the neutral of the network, the primary windings of which are connected to the controlled network and interconnected according to the star circuit with a grounded neutral, and the secondary windings of the grounding transformer are connected according to an open circuit triangle and connected to a grounding resistor (see Electrical Engineering. 1994, No. 5, p. 22).
Устройство обеспечивает ограничение внутренних перенапряжений, обусловленных дуговыми однофазными замыканиями на землю до уровня допустимых значений для сети данного класса напряжения.The device provides a limitation of internal overvoltages caused by single-phase arc faults to ground to the level of acceptable values for the network of this voltage class.
Основные недостатки известного устройства заключаются в следующем:The main disadvantages of the known device are as follows:
- известное устройство требует индивидуальный подбор величины сопротивления заземляющего резистора в зависимости от величины емкостных токов сети, желаемой величины допустимого перенапряжения на неповрежденных фазах, поскольку известное устройство не содержит средства для осуществления автоматического регулирования режима нейтрали сети;- the known device requires an individual selection of the resistance value of the grounding resistor depending on the value of the capacitive currents of the network, the desired value of the allowable overvoltage in undamaged phases, since the known device does not contain means for automatically regulating the neutral mode of the network;
- устройство не позволяет обеспечить поддержание постоянного допустимого уровня внутренних перенапряжений при изменении конфигурации сети в процессе эксплуатации и связанное с этим изменение величин токов однофазного замыкания на землю;- the device does not allow maintaining a constant acceptable level of internal overvoltages when changing the network configuration during operation and the associated change in the values of the currents of a single-phase earth fault;
- устройство не позволяет использовать чувствительную и селективную защиту от однофазных замыканий на землю для высоковольтных электрических машин, поскольку при замыкании на землю внутри обмоток или через переходное сопротивление не обеспечивается требуемая величина зоны охвата защитой;- the device does not allow the use of sensitive and selective protection against single-phase earth faults for high-voltage electric machines, since when a ground fault occurs inside the windings or through a transition resistance, the required value of the protection coverage area is not provided;
- поскольку использование данного устройства связано с увеличением тока замыкания на землю, то оно выполняет свои функции лишь при неизменных параметрах сети и фиксированном месте однофазного замыкания на землю, кроме того, в этом случае увеличивается устойчивость горения дуги в месте пробоя изоляции;- since the use of this device is associated with an increase in the earth fault current, it performs its functions only with constant network parameters and a fixed location of a single-phase earth fault, in addition, in this case, the stability of arc burning at the point of insulation breakdown increases;
- в известном устройстве имеет место неконтролируемый рост тока замыкания на землю.- in the known device there is an uncontrolled increase in the earth fault current.
Задачами данного изобретения являются эффективное ограничение импульсных дуговых перенапряжений при замыканиях на землю и поддержание в сети минимально возможного тока замыкания на землю и режима самоликвидации дугового замыкания, а также увеличение защитоспособности устройств релейной защиты от замыканий на землю.The objectives of this invention are the effective limitation of pulsed arc overvoltages during earth faults and maintaining the minimum possible earth fault current in the network and the self-elimination mode of the arc fault, as well as increasing the protection capability of relay protection devices against earth faults.
Технический результат, который получается в результате использования заявленного устройства, состоит в обеспечении постоянного, заранее заданного, контролируемого уровня внутренних перенапряжений в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, обусловленных дуговыми однофазными замыканиями на землю, поддержании в сети контролируемого уровня тока замыкания на землю независимо от места возникновения замыкания. Кроме того, обеспечивается повышение чувствительности защит высоковольтных электрических машин при однофазных замыканиях на землю при замыкании на землю внутри их обмоток или при замыканиях через переходное сопротивление и замыканиях в обмотках, питающихся от данной сети трансформаторов и других трехфазных потребителей электроэнергии.The technical result that results from the use of the claimed device is to provide a constant, predetermined, controlled level of internal overvoltages in three-phase networks with isolated neutral, caused by single-phase arc faults to earth, maintaining a controlled level of earth fault current in the network, regardless of the place of occurrence short circuits. In addition, it provides increased sensitivity of the protection of high-voltage electric machines during single-phase earth faults during earth faults inside their windings or during faults through a transition resistance and faults in windings powered by this network of transformers and other three-phase electricity consumers.
Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в устройстве защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, содержащем заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого соединены по схеме звезды с заземленной нейтралью и подключены к контролируемой трехфазной сети, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору, согласно изобретению, заземляющий резистор выполнен секционированным и содержит две последовательно соединенные секции, коммутируемую и некоммутируемую, при этом параллельно коммутируемой секции заземляющего резистора подключен коммутатор, снабженный блоком управления, при этом коммутатор содержит два параллельно соединенных и встречновключенных тиристора, блок управления содержит релейный модуль и модуль управляющего напряжения, выход которого является выходом блока управления и подключен к входу коммутатора, релейный модуль содержит пусковой релейный орган и коммутационный релейный орган, причем их входы соединены между собой, являются входом блока управления и подключены к вторичным обмоткам заземляющего трансформатора, а выходы соединены с входами модуля управляющего напряжения.The tasks are solved due to the fact that in the device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with an isolated neutral containing a grounding transformer, the primary windings of which are connected according to the star circuit with a grounded neutral and connected to a controlled three-phase network, and the secondary windings are connected according to an open triangle circuit and connected to a grounding resistor, according to the invention, the grounding resistor is sectioned and contains two series-connected sections, switched and non-switched, while a parallel switch connected to the grounding resistor is connected to a switch equipped with a control unit, the switch contains two parallel-connected and counter-connected thyristors, the control unit contains a relay module and a control voltage module, the output of which is the output of the control unit and connected to the input of the switch, the relay module contains a starting relay body and a switching relay body, and their inputs are interconnected, are in Odom control unit and connected to the grounding transformer secondary windings, and the outputs are connected to a control voltage input module.
Кроме того, коммутационный релейный орган содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост, входы которого соединены с общими выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы через первый стабилитрон и первый балластный резистор соединены с обмоткой коммутационного реле, пусковой релейный орган содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост, входы которого соединены параллельно входам первого выпрямительного моста, а выходы соединены с обмоткой пускового реле через второй и третий балластные резисторы и второй стабилитрон, причем обмотка пускового реле зашунтирована конденсатором, а параллельно третьему балластному резистору подключены первые размыкающиеся контакты коммутационного реле, модуль управляющего напряжения содержит первый и второй развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов пускового реле и вторых размыкающихся контактов коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам тиристоров коммутатора, при этом управляющий электрод каждого из тиристоров соединен с катодом соответствующего развязывающего диода, а аноды соответствующих диодов подключены к катодам одноименных тиристоров.In addition, the switching relay body contains a switching relay and a first rectifier bridge, the inputs of which are connected to the common terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the outputs through the first zener diode and the first ballast resistor are connected to the switching relay winding, the starting relay body contains a starting relay and a second rectifying bridge the inputs of which are connected parallel to the inputs of the first rectifier bridge, and the outputs are connected to the winding of the starting relay through the second and third ballast resistors and a second zener diode, and the winding of the starting relay is shunted by a capacitor, and the first disconnecting contacts of the switching relay are connected in parallel with the third ballast resistor, the control voltage module contains the first and second decoupling diodes and an electrical circuit from the series of connected first closing contacts of the starting relay and second opening contacts of the switching relay, which is connected to the control electrodes of the thyristors of the switch, while the control electrode of each of the thyris Hur connected to the cathode of the corresponding isolating diode and respective anodes connected to the cathodes of diodes of similar thyristors.
Поставленные задачи решаются также благодаря тому, что в устройстве защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, содержащем заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого соединены по схеме звезды с заземленной нейтралью и подключены к контролируемой трехфазной сети, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору, согласно изобретению, заземляющий резистор содержит три последовательно соединенные секции, имеющие одинаковое сопротивление, причем одна из них некоммутируемая, параллельно двум соседним секциям - коммутируемой и первой коммутируемой - подключен коммутатор, содержащий два последовательно соединенных и встречновключенных тиристора, при этом первый тиристор коммутатора подключен параллельно коммутируемой секции заземляющего резистора, а второй тиристор коммутатора подключен параллельно первой коммутируемой секции, при этом катоды обоих тиристоров соединены со средним выводом коммутируемых секций заземляющего резистора, коммутатор снабжен блоком управления, который содержит релейный модуль, модуль управляющего напряжения и первый модуль управляющего напряжения, выходы обоих модулей управляющего напряжения являются выходами блока управления и соединены с входами соответствующих тиристоров коммутатора, а вход блока управления соединен с вторичными обмотками заземляющего трансформатора, релейный модуль содержит пусковой релейный орган и коммутационный релейный орган, при этом их входы соединены между собой и являются входом блока управления, а выходы соединены с входами обоих модулей управляющего напряжения.The tasks are also solved due to the fact that in the device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with an isolated neutral containing a grounding transformer, the primary windings of which are connected according to the star circuit with a grounded neutral and connected to a controlled three-phase network, and the secondary windings are connected according to an open triangle circuit and connected to a grounding resistor according to the invention, the grounding resistor contains three series-connected sections having the same resistance, and one of them is non-switched, parallel to two neighboring sections - switched and the first switched - a switch is connected containing two series-connected and counter-connected thyristors, while the first thyristor of the switch is connected in parallel to the switched section of the grounding resistor, and the second thyristor of the switch is connected in parallel to the first switched sections, while the cathodes of both thyristors are connected to the middle output of the switched sections of the grounding resistor, sleep switch the control unit, which contains the relay module, the control voltage module and the first control voltage module, the outputs of both control voltage modules are the outputs of the control unit and connected to the inputs of the corresponding thyristors of the switch, and the input of the control unit is connected to the secondary windings of the grounding transformer, the relay module contains a trigger relay body and switching relay body, while their inputs are interconnected and are the input of the control unit, and the outputs are connected to odes both modules control voltage.
Кроме того, коммутационный релейный орган содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост, входы которого соединены с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы через первый стабилитрон и первый балластный резистор соединены с обмоткой коммутационного реле, пусковой релейный орган содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост, входы которого соединены параллельно входам первого выпрямительного моста, а выходы соединены с обмоткой пускового реле через второй и третий балластные резисторы и второй стабилитрон, причем обмотка пускового реле зашунтирована конденсатором, а параллельно третьему балластному резистору подключены первые размыкающиеся контакты коммутационного реле, модуль управляющего напряжения содержит первый и второй развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов пускового реле и вторых размыкающихся контактов коммутационного реле, которая подключена к управляющему электроду первого тиристора и через второй развязывающий диод соединена с анодом первого тиристора, при этом управляющий электрод первого тиристора соединен с катодом первого развязывающего диода, анод которого соединен с катодами первого и второго тиристоров и средним выводом коммутируемых секций заземляющего резистора, а анод второго развязывающего диода соединен с анодом первого тиристора и крайним выводом коммутируемой секции заземляющего резистора, первый модуль управляющего напряжения содержит третий и четвертый развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных вторых замыкающихся контактов пускового реле и третьих размыкающихся контактов коммутационного реле, которая подключена к управляющему электроду второго тиристора и через четвертый развязывающий диод соединена с его анодом, при этом управляющий электрод второго тиристора соединен с катодом третьего развязывающего диода, анод которого соединен с катодами первого и второго тиристоров, а анод четвертого развязывающего диода соединен с анодом второго тиристора.In addition, the switching relay body contains a switching relay and a first rectifier bridge, the inputs of which are connected to the terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the outputs through the first zener diode and the first ballast resistor are connected to the switching relay coil, the starting relay body contains a starting relay and a second rectifying bridge, whose inputs are connected parallel to the inputs of the first rectifier bridge, and the outputs are connected to the winding of the starting relay through the second and third ballast resistors and second the zener diode, and the winding of the starting relay is shunted by a capacitor, and the first opening contacts of the switching relay are connected in parallel with the third ballast, the control voltage module contains the first and second decoupling diodes and an electric circuit from the first connected closing contacts of the starting relay and second opening contacts of the switching relay, which connected to the control electrode of the first thyristor and through the second decoupling diode connected to the anode of the first thyristor, while the control electrode of the first thyristor is connected to the cathode of the first decoupling diode, the anode of which is connected to the cathodes of the first and second thyristors and the middle terminal of the switched sections of the grounding resistor, and the anode of the second decoupling diode is connected to the anode of the first thyristor and the extreme terminal of the switched section of the grounding resistor, the first control voltage module contains the third and fourth decoupling diodes and an electric circuit from series-connected second closing contacts starting relay and third opening contacts of the switching relay, which is connected to the control electrode of the second thyristor and through the fourth decoupling diode is connected to its anode, while the control electrode of the second thyristor is connected to the cathode of the third decoupling diode, the anode of which is connected to the cathodes of the first and second thyristors, and the anode of the fourth decoupling diode is connected to the anode of the second thyristor.
Поставленные задачи решаются также благодаря тому, что в устройстве защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, содержащем заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого соединены по схеме звезды с заземленной нейтралью и подключены к контролируемой трехфазной сети, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору, согласно изобретению, заземляющий резистор содержит три последовательно соединенные секции с различным сопротивлением, причем одна из них некоммутируемая, параллельно каждой из двух соседних секций - коммутируемой и первой коммутируемой - подключено по коммутатору, каждый из которых выполнен в виде двух параллельно соединенных и встречновключенных тиристоров, при этом к коммутируемой секции подключен коммутатор, а к первой коммутируемой секции подключен первый коммутатор, при этом коммутаторы снабжены общим блоком управления, первый выход которого подключен к входу коммутатора, второй выход блока управления соединен с входом первого коммутатора, а вход блока управления соединен с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, блок управления содержит релейный модуль, модуль управляющего напряжения и первый модуль управляющего напряжения, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, релейный модуль содержит пусковой релейный орган, коммутационный релейный орган и первый коммутационный релейный орган, входы которых соединены между собой, а также с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы соединены между собой и с входами обоих модулей управляющего напряжения.The tasks are also solved due to the fact that in the device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with an isolated neutral containing a grounding transformer, the primary windings of which are connected according to the star circuit with a grounded neutral and connected to a controlled three-phase network, and the secondary windings are connected according to an open triangle circuit and connected to a grounding resistor, according to the invention, the grounding resistor contains three series-connected sections with different by rotation, and one of them is non-switched, parallel to each of two neighboring sections - switched and the first switched - connected via a switch, each of which is made in the form of two parallel connected and counter-connected thyristors, while the switch is connected to the switched section, and to the first switched section the first switch is connected, while the switches are equipped with a common control unit, the first output of which is connected to the input of the switch, the second output of the control unit is connected to the input of the first comm tator, and the input of the control unit is connected to the terminals of the secondary windings of the grounding transformer, the control unit contains a relay module, a control voltage module and a first control voltage module, the outputs of which are the first and second outputs of the control unit, the relay module contains a trigger relay element, a switching relay element and the first switching relay body, the inputs of which are interconnected, as well as with the terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the outputs are connected between themselves and with the inputs of both modules of the control voltage.
Кроме того, модуль управляющего напряжения содержит первый и второй развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов пускового реле и вторых размыкающихся контактов коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам первого и второго тиристоров, образующих коммутатор, при этом к управляющим электродам первого и второго тиристиров подключены катоды соответственно первого и второго развязывающих диодов, аноды которых соединены с катодами одноименных тиристоров, причем анод первого развязывающего диода подключен к среднему выводу коммутируемых секций, а анод второго развязывающего диода подключен к крайнему выводу первой коммутируемой секции заземляющего резистора, первый модуль управляющего напряжения содержит третий и четвертый развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных вторых замыкающихся контактов пускового реле и первых размыкающихся контактов первого коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам третьего и четвертого тиристоров, образующих первый коммутатор, к управляющим электродам третьего и четвертого тиристоров подключены катоды соответственно третьего и четвертого развязывающих диодов, аноды которых соединены с катодами одноименных тиристоров, причем анод третьего развязывающего диода соединен со средним выводом коммутируемых секций заземляющего резистора, коммутационный релейный орган содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост, входы которого соединены с общими выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы через первый стабилитрон и первый балластный резистор соединены с обмоткой коммутационного реле, пусковой релейный орган содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост, входы которого соединены параллельно входам первого выпрямительного моста, а выходы соединены с обмоткой пускового реле через второй, третий и четвертый балластные резисторы и второй стабилитрон, при этом первые размыкающиеся контакты коммутационного реле соединены параллельно третьему балластному резистору, а обмотка пускового реле зашунтирована конденсатором, вторые размыкающиеся контакты первого коммутационного реле соединены параллельно четвертому балластному резистору, первый коммутационный релейный орган содержит первое коммутационное реле и третий выпрямительный мост, входы которого соединены с входами первого и второго выпрямительных мостов, а выходы через третий стабилитрон, пятый и шестой балластные резисторы подключены к обмотке первого коммутационного реле, причем шестой балластный резистор зашунтирован третьими размыкающимися контактами коммутационного реле.In addition, the control voltage module contains the first and second decoupling diodes and an electric circuit of serially connected first closing contacts of the starting relay and second opening contacts of the switching relay, which is connected to the control electrodes of the first and second thyristors forming the switch, while to the control electrodes of the first and the second thyristors connected cathodes of the first and second decoupling diodes, respectively, the anodes of which are connected to the cathodes of the same thyristors, etc. than the anode of the first decoupling diode is connected to the middle terminal of the switched sections, and the anode of the second decoupling diode is connected to the extreme terminal of the first commutated section of the grounding resistor, the first control voltage module contains the third and fourth decoupling diodes and an electric circuit from the second connected closing contacts of the starting relay and the first opening contacts of the first switching relay, which is connected to the control electrodes of the third and fourth thyristors, For the first switch, the cathodes of the third and fourth decoupling diodes are connected to the control electrodes of the third and fourth thyristors, the anodes of which are connected to the cathodes of the thyristors of the same name, the anode of the third decoupling diode connected to the middle terminal of the switched sections of the grounding resistor, the switching relay body contains a switching relay and the first rectifier bridge, the inputs of which are connected to the common terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the outputs through the first The first zener diode and the first ballast resistor are connected to the switching relay coil, the starting relay element contains a starting relay and a second rectifier bridge, the inputs of which are connected in parallel with the inputs of the first rectifier bridge, and the outputs are connected to the starting relay winding through the second, third and fourth ballast resistors and the second zener diode while the first opening contacts of the switching relay are connected in parallel with the third ballast resistor, and the winding of the starting relay is shunted by a capacitor, the second the closed contacts of the first switching relay are connected in parallel with the fourth ballast resistor, the first switching relay body contains a first switching relay and a third rectifier bridge, the inputs of which are connected to the inputs of the first and second rectifier bridges, and the outputs through the third zener diode, fifth and sixth ballast resistors are connected to the winding of the first a switching relay, the sixth ballast resistor being shunted by the third opening contacts of the switching relay.
Поставленные задачи решаются также благодаря тому, что в устройстве защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, содержащем заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого соединены по схеме звезды с заземленной нейтралью и подключены к контролируемой трехфазной сети, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору, согласно изобретению, заземляющий резистор выполнен секционированным и содержит три последовательно соединенные секции с различным сопротивлением, причем одна из них некоммутируемая, параллельно каждой из двух соседних секций - коммутируемой и первой коммутируемой - подключено по коммутатору, каждый из которых выполнен в виде двух параллельно соединенных и встречновключенных тиристоров, при этом к первой коммутируемой секции подключен первый коммутатор, а к коммутируемой секции подключен коммутатор, снабженный блоком управления, содержащим согласующую цепь, формирователь модулирующего сигнала, релейный модуль и модуль управляющего напряжения, выход которого является выходом блока управления и подключен к управляющему входу коммутатора, релейный модуль содержит пусковой релейный орган и коммутационный релейный орган, причем входы пускового и коммутационного релейных органов соединены между собой и являются входом блока управления, который соединен с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы коммутационного релейного органа и пускового релейного органа соединены с входом модуля управляющего напряжения, причем вход первого коммутатора через согласующую цепь соединен с выходом формирователя модулирующего сигнала, а его вход соединен с вторичными обмотками заземляющего трансформатора.The tasks are also solved due to the fact that in the device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with an isolated neutral containing a grounding transformer, the primary windings of which are connected according to the star circuit with a grounded neutral and connected to a controlled three-phase network, and the secondary windings are connected according to an open triangle circuit and connected to a grounding resistor according to the invention, the grounding resistor is sectioned and contains three series-connected sections with different resistance, and one of them is non-switched, parallel to each of two neighboring sections - switched and the first switched - connected via a switch, each of which is made in the form of two parallel connected and counter-connected thyristors, while the first switch is connected to the first switched section and a switch is connected to the switched section, equipped with a control unit containing a matching circuit, a modulator, a relay module and a control voltage module The output of which is the output of the control unit and is connected to the control input of the switch, the relay module contains a start relay body and a switching relay body, and the inputs of the start and switching relay bodies are interconnected and are the input of the control unit, which is connected to the terminals of the secondary windings of the grounding transformer and the outputs of the switching relay body and the starting relay body are connected to the input of the control voltage module, and the input of the first switch through the coupling circuit is connected to the output of the modulator, and its input is connected to the secondary windings of the grounding transformer.
Кроме того, коммутационный релейный орган содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост, входы которого соединены с общими выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы через первый стабилитрон и первый балластный резистор соединены с обмоткой коммутационного реле, пусковой релейный орган содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост, входы которого соединены параллельно входам первого выпрямительного моста, а выходы соединены с обмоткой пускового реле через второй и третий балластные резисторы и второй стабилитрон, причем обмотка пускового реле зашунтирована конденсатором, а параллельно третьему балластному резистору подключены первые размыкающиеся контакты коммутационного реле, модуль управляющего напряжения содержит первый и второй развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов пускового реле и вторых размыкающихся контактов коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам первого и второго тиристоров коммутатора, а управляющий электрод каждого из тиристоров коммутатора соединен с катодом одноименного развязывающего диода, при этом анод первого развязывающего диода соединен с средним выводом коммутируемых секций заземляющего резистора и катодом первого тиристора, анод второго развязывающего диода соединен с крайним выводом коммутируемой секции заземляющего резистора и катодом второго тиристора, согласующая цепь содержит третий и четвертый развязывающие диоды, а также вторые и третьи замыкающиеся контакты пускового реле, при этом катоды третьего и четвертого развязывающих диодов соединены с управляющими электродами одноименных тиристоров первого коммутатора, анод третьего развязывающего диода соединен со средним выводом коммутируемых секций заземляющего резистора, а анод четвертого развязывающего диода соединен с анодом третьего тиристора и катодом четвертого тиристора, при этом управляющий электрод третьего тиристора через третьи замыкающиеся контакты пускового реле, а также катод третьего тиристора соединен с первым выходом формирователя модулирующего сигнала, а управляющий электрод четвертого тиристора через вторые замыкающиеся контакты пускового реле, а также катод четвертого тиристора соединен с вторым выходом формирователя модулирующего сигнала, вход которого соединен с входами коммутационного релейного органа, пускового релейного органа и с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора.In addition, the switching relay body contains a switching relay and a first rectifier bridge, the inputs of which are connected to the common terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the outputs through the first zener diode and the first ballast resistor are connected to the switching relay winding, the starting relay body contains a starting relay and a second rectifying bridge the inputs of which are connected parallel to the inputs of the first rectifier bridge, and the outputs are connected to the winding of the starting relay through the second and third ballast resistors and a second zener diode, and the winding of the starting relay is shunted by a capacitor, and the first disconnecting contacts of the switching relay are connected in parallel with the third ballast resistor, the control voltage module contains the first and second decoupling diodes and an electric circuit from the first connected closing contacts of the starting relay and second opening contacts of the switching relay, which is connected to the control electrodes of the first and second thyristors of the switch, and the control electrode each о of the thyristors of the switch is connected to the cathode of the decoupling diode of the same name, while the anode of the first decoupling diode is connected to the middle terminal of the switched sections of the grounding resistor and the cathode of the first thyristor, the anode of the second decoupling diode is connected to the extreme terminal of the switched section of the grounding resistor and the cathode of the second thyristor, the matching circuit contains the third and fourth decoupling diodes, as well as the second and third closing contacts of the starting relay, while the cathodes of the third and fourth decouple their diodes are connected to the control electrodes of the thyristors of the first switch, the anode of the third decoupling diode is connected to the middle terminal of the switched sections of the grounding resistor, and the anode of the fourth decoupling diode is connected to the anode of the third thyristor and the cathode of the fourth thyristor, while the control electrode of the third thyristor through the third closing start contacts the relay, as well as the cathode of the third thyristor is connected to the first output of the modulator signal shaper, and the control electrode is a quarter second thyristor through a second lead contacts the starting relay, and the fourth thyristor cathode connected to a second output of the modulating signal input being connected to the inputs of the switching organ of relay, and the starter relay body with terminals of the secondary windings of the grounding transformer.
На фиг.1 приведена схема устройства с одноступенчатым регулированием сопротивления заземляющего резистора и параллельно-встречным включением тиристоров коммутатора.Figure 1 shows a diagram of a device with a single-stage regulation of the resistance of the grounding resistor and parallel-on-turn on the thyristors of the switch.
На фиг.2 приведена схема устройства с одноступенчатым регулированием сопротивления заземляющего резистора и последовательно-встречным включением тиристоров коммутатора.Figure 2 shows a diagram of a device with a single-stage regulation of the resistance of the grounding resistor and series-on-turn on the thyristors of the switch.
На фиг.3 приведена схема устройства с двухступенчатым регулированием сопротивления заземляющего резистора.Figure 3 shows a diagram of a device with two-stage regulation of the resistance of the grounding resistor.
На фиг.4 приведена схема устройства с одноступенчатым регулированием сопротивления и с модуляцией активного тока замыкания на землю.Figure 4 shows a diagram of a device with a single-stage resistance control and modulation of the active earth fault current.
На фиг.5 приведена диаграмма изменения первичных параметров сети при одноступенчатом регулировании сопротивления заземляющего резистора.Figure 5 shows a diagram of changes in the primary parameters of the network with a single-stage regulation of the resistance of the grounding resistor.
На фиг.6 приведена полная диаграмма изменения параметров устройства и контролируемой сети при одноступенчатом регулировании сопротивления заземляющего резистора.Figure 6 shows a complete diagram of changes in the parameters of the device and the controlled network with a single-stage regulation of the resistance of the grounding resistor.
Устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью (фиг.1) содержит заземляющий трансформатор 1, имеющий пятистержневую конструкцию магнитопровода и обеспечивающий доступ к нейтрали контролируемой сети 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью. Первичные обмотки заземляющего трансформатора 1 соединены по схеме звезда с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и своими выводами соединены с заземляющим резистором, состоящим из двух секций - коммутируемой 2 и некоммутируемой 3, соединенных между собой последовательно. Первичные обмотки заземляющего трансформатора 1 подключены через выключатель 4 к контролируемой высоковольтной сети, питающей, в том числе, и высоковольтный электродвигатель 5, который подключен к этой сети через свой выключатель 6. Высоковольтный электродвигатель 5 имеет статорные обмотки, соединенные в звезду, и снабжен блоком защиты 7 от однофазных замыканий на землю. Параллельно коммутируемой секции 2 заземляющего резистора подключен коммутатор 8, состоящий из двух тиристоров - первого 9 и второго 10, соединенных между собой параллельно-встречно. Блок управления 11 коммутатора 8 содержит релейный модуль 12 и модуль управляющего напряжения 13. К управляющим входам коммутатора 8 подключен модуль управляющего напряжения 13, а вход релейного модуля 12 является входом блока управления 11 и подключен к вторичным обмоткам заземляющего трансформатора 1. Релейный модуль 12 содержит пусковой релейный орган 14 и коммутационный релейный орган 15, входы которых соединены между собой и являются входом релейного модуля 12. Вторичные обмотки заземляющего трансформатора 1 подключены к секциям 2 и 3 заземляющего резистора через автоматический выключатель 16, снабженный релейными защитами от перегрузки и короткого замыкания. Коммутационный релейный орган 15 содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост 17, входы которого соединены с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, а выходы соединены с обмоткой 18 коммутационного реле через первый стабилитрон 19 и первый балластный резистор 20. Пусковой релейный орган 14 содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост 21, входы которого соединены параллельно с входами первого выпрямительного моста 17, а выходы соединены с обмоткой 22 пускового реле через второй стабилитрон 23, второй балластный резистор 24 и третий балластный резистор 25, который зашунтирован первыми размыкающимися контактами 26 коммутационного реле. Обмотка 22 пускового реле зашунтирована конденсатором 27. К управляющим электродам первого 9 и второго 10 тиристоров и выводам коммутируемой секции 2 заземляющего резистора подключен модуль управляющего напряжения 13, содержащий электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов 28 пускового реле и вторых размыкающихся контактов 29 коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам обоих тиристоров. Кроме того, аноды первого 30 и второго 31 развязывающих диодов соединены с анодами одноименных тиристоров. К управляющему электроду первого тиристора 9 подключен катод первого развязывающего диода 30, анод которого соединен с катодом первого тиристора 9 и анодом второго тиристора 10. К управляющему электроду второго тиристора 10 подключен катод второго развязывающего диода 31, анод которого соединен с катодом второго тиристора 10 и анодом первого тиристора 9.The device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with insulated neutral (Fig. 1) contains a
Устройство с одноступенчатым регулированием сопротивления заземляющего резистора и последовательно-встречным включением тиристоров (фиг.2) содержит заземляющий трансформатор 1, имеющий пятистержневую конструкцию магнитопровода и обеспечивающий доступ к нейтрали контролируемой сети 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью, первичные обмотки которого соединены по схеме звезда с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и своими выводами соединены с заземляющим резистором, состоящим из трех секций - коммутируемых 2 и 32 и не коммутируемой 3, соединенных между собой последовательно. Первичные обмотки заземляющего трансформатора 1 подключены через выключатель 4 к контролируемой сети, питающей, в том числе, и высоковольтный электродвигатель 5, который подключен к этой сети через выключатель 6. Высоковольтный электродвигатель имеет статорные обмотки, соединенные в звезду, и снабжен блоком защиты 7 от однофазных замыканий на землю. Параллельно коммутируемым секциям 2 и 32 заземляющего резистора подключен коммутатор 8, состоящий из двух тиристоров - первого 9 и второго 10, соединенных между собой последовательно-встречно. Коммутируемые секции 2 и 32 заземляющего резистора имеют одинаковую величину сопротивления. Средний вывод коммутируемых секций 2 и 32 заземляющего резистора соединен с катодами обоих тиристоров. Секции 2, 3 и 32 заземляющего резистора через автоматический выключатель 16 подключены к вторичным обмоткам заземляющего трансформатора 1, соединенных по схеме разомкнутого треугольника. Коммутируемые секции 2 и 32 заземляющего резистора имеют один общий (средний) вывод и два крайних вывода. Первый крайний вывод принадлежит коммутируемой секции 2 и соединен с первым полюсом автоматического выключателя 16, а второй крайний вывод принадлежит первой коммутируемой секции 32 и соединен с вторым полюсом автоматического выключателя 16. Блок управления 11 содержит релейный модуль 12, модуль управляющего напряжения 13 и первый модуль управляющего напряжения 33. Выходы модуля управляющего напряжения 13 соединены с входами первого тиристора 9, выходы первого модуля управляющего напряжения 33 соединены с входами второго тиристора 10. Входами тиристоров являются их управляющие электроды, анод и катод, к которым подключаются цепи соответствующего модуля управляющего напряжения. Релейный модуль 12 содержит пусковой релейный орган 14 и коммутационный релейный орган 15. Входы пускового 14 и коммутационного 15 релейных органов соединены между собой и с вторичными обмотками заземляющего трансформатора 1 и являются входом блока управления 11. Модуль управляющего напряжения 13 содержит первый 30 и второй 31 развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов 28 пускового реле и вторых размыкающихся контактов 29 коммутационного реле, которая подключена к управляющему электроду первого тиристора 9 и аноду первого тиристора 9. Управляющий электрод первого тиристора 9 соединен с катодом первого 30 развязывающего диода, а анод первого развязывающего диода 30 соединен с катодами первого 9 и второго 10 тиристоров и со средним (общим) выводом коммутируемых секций 2 и 32 заземляющего резистора. Анод второго развязывающего диода 31 соединен с анодом первого тиристора 9 и с крайним выводом коммутируемой секции 2 заземляющего резистора. Первый модуль управляющего напряжения 33 содержит третий 34 и четвертый 35 развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных вторых замыкающихся контактов 36 пускового реле и третьих размыкающихся контактов 37 коммутационного реле, которая подключена к управляющему электроду второго тиристора 10 и через четвертый развязывающий диод 35 соединена с анодом второго тиристора 10. Катод третьего развязывающего диода 34 соединен с управляющим электродом второго тиристора 10, а анод соединен с катодами обоих тиристоров и со средним выводом коммутируемых секций 2 и 32 заземляющего резистора. Анод четвертого развязывающего диода 35 соединен с анодом второго тиристора 10. Коммутационный релейный орган 15 содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост 17, входы которого соединены с общими выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, а выходы соединены с обмоткой 18 коммутационного реле через первый стабилитрон 19 и первый балластный резистор 20. Пусковой релейный орган 14 содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост 21, входы которого соединены параллельно с входами первого выпрямительного моста 17, а выходы соединены с обмоткой 22 пускового реле через второй стабилитрон 23, второй балластный резистор 24 и третий балластный резистор 25, который зашунтирован первыми размыкающимися контактами 26 коммутационного реле. Обмотка 22 пускового реле зашунтирована конденсатором 27.A device with a single-stage regulation of the resistance of the grounding resistor and series-on-turn on of the thyristors (Fig. 2) contains a
Устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью с двухступенчатым регулированием сопротивления заземляющего резистора (фиг.3) содержит заземляющий трансформатор 1, имеющий пятистержневую конструкцию магнитопровода и обеспечивающий доступ к нейтрали контролируемой сети, первичные обмотки которого соединены по схеме звезда с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и своими выводами соединены с заземляющим резистором, который содержит три последовательно соединенные секции с различным сопротивлением. Две соседние секции 2 и 32 коммутируемые, а секция 3 является некоммутируемой. Первичные обмотки заземляющего трансформатора 1 подключены через выключатель 4 к контролируемой сети 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью, питающей, в том числе, и высоковольтный электродвигатель 5, который подключен к этой сети через свой выключатель 6. Высоковольтный электродвигатель 5 имеет статорные обмотки, соединенные в звезду, и снабжен блоком защиты 7 от однофазных замыканий на землю. Параллельно коммутируемой секции 2 подключен коммутатор 8, содержащий первый 9 и второй 10 тиристоры, которые соединены между собой параллельно-встречно. Параллельно первой коммутируемой секции 32 подключен первый коммутатор 38, содержащий третий 39 и четвертый 40 тиристоры, соединенные между собой параллельно-встречно. Коммутируемые секции 2 и 32 заземляющего резистора имеют один средий (общий) вывод и два крайних вывода. Первый крайний вывод принадлежит коммутируемой секции 2 и соединен с первым полюсом автоматического выключателя 16, а второй крайний вывод принадлежит первой коммутируемой секции 32 и соединен с первым выводом некоммутируемой секции 3, второй вывод которой соединен с вторым полюсом автоматического выключателя 16. Автоматический выключатель 16 снабжен релейной защитой от токовой перегрузки и от коротких замыканий. Коммутаторы 8 и 38 снабжены общим для них блоком управления 11, выходы которого подключены к входам соответствующего коммутатора, а вход соединен с вторичными обмотками заземляющего трансформатора 1. Блок управления 11 содержит модуль управляющего напряжения 13, первый модуль управляющего напряжения 33, а также релейный модуль 12. Релейный модуль 12, кроме пускового релейного органа 14 и коммутационного релейного органа 15, содержит первый коммутационный релейный орган 41. Вход коммутационного релейного органа 15 соединен с входом первого коммутационного релейного органа 41 и входом пускового релейного органа 14 и является входом блока управления 11, который соединен с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1. Модуль управляющего напряжения 13 содержит электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов 28 пускового реле и вторых размыкающихся контактов 29 коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам первого 9 и второго 10 тиристоров, образующих коммутатор 8. Модуль управляющего напряжения 13 содержит также первый 30 и второй 31 развязывающие диоды, катоды которых подключены к управляющим электродам соответственно первого 9 и второго 10 тиристоров, а аноды соединены с катодами соответствующих тиристоров, т.е анод первого развязывающего диода 30 соединен с катодом первого тиристора 9 и с общим выводом коммутируемых секций 2 и 32 заземляющего резистора, а анод второго развязывающего диода 31 соединен с катодом второго тиристора 10 и с крайним выводом коммутируемой секции 2 заземляющего резистора. Первый модуль управляющего напряжения 33 выполнен аналогично модулю управляющего напряжения 13 и содержит электрическую цепь из последовательно соединенных вторых замыкающихся контактов 36 пускового реле и первых размыкающихся контактов 37 первого коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам третьего 39 и четвертого 40 тиристоров. Кроме того, первый модуль управляющего напряжения 33 содержит третий 34 и четвертый 35 развязывающие диоды, катоды которых подключены к управляющим электродам соответственно третьего 39 и четвертого 40 тиристоров, а аноды соединены с катодами соответствующих тиристоров, т.е. анод третьего развязывающего диода 34 соединен с катодом третьего тиристора 39 и с анодом первого развязывающего диода 30, а также и со средним выводом коммутируемых секций 2 и 32, а анод четвертого развязывающего диода 35 соединен с катодом четвертого тиристора 40 и с крайним выводом первой коммутируемой секции 32 заземляющего резистора. Коммутационный релейный орган 15 содержит первый выпрямительный мост 17, входы которого соединены с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, а выходы соединены с обмоткой 18 коммутационного реле через первый стабилитрон 19 и первый балластный резистор 20. Пусковой релейный орган 14 содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост 21, входы которого соединены параллельно входам первого выпрямительного моста 17, а выходы подключены к обмотке 22 пускового реле через второй стабилитрон 23, второй балластный резистор 24, третий балластный резистор 25 и четвертый балластный резистор 42. Обмотка 22 пускового реле зашунтирована конденсатором 27, а третий балластный резистор 25 зашунтирован первыми размыкающимися контактами 26 коммутационного реле. Четвертый балластный резистор 42 пускового релейного органа зашунтирован вторыми размыкающимися контактами 43 первого коммутационного реле. Первый коммутационный релейный орган 41 содержит первое коммутационное реле и третий выпрямительный мост 44, входы которого соединены параллельно первому 17 и второму 21 выпрямительным мостам, а выходы подключены к обмотке 45 первого коммутационного реле через пятый 46 и шестой 47 балластные резисторы и третий стабилитрон 48. Шестой балластный резистор 47 зашунтирован третьими размыкающимися контактами 49 коммутационного реле.The device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with insulated neutral with two-stage regulation of the resistance of the grounding resistor (Fig. 3) contains a grounding
Устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью с одноступенчатым регулированием сопротивления заземляющего резистора и с модуляцией тока (фиг.4) содержит заземляющий трансформатор 1 с пятистержневой конструкцией магнитопровода, первичные обмотки которого соединены по схеме звезда с заземленной нейтралью. Вторичные обмотки заземляющего трансформатора 1 соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору, состоящему из трех последовательно соединенных секций 2, 3 и 32. Две соседние секции 2 и 32 коммутируемые, а секция 3 некоммутируемая. Все секции заземляющего резистора имеют различные сопротивления. К контролируемой сети (шины 3-6-10-35 кВ) подключен высоковольтный электродвигатель 5 (или генератор) через свой выключатель 6, при этом выключатель электродвигателя снабжен блоком релейной защиты от однофазных замыканий на землю 7. Обмотки статора электродвигателя соединены в звезду. Параллельно коммутируемой секции 2 заземляющего резистора подключен коммутатор 8, состоящий из двух тиристоров - первого 9 и второго 10, соединенных между собой параллельно-встречно. Параллельно первой коммутируемой секции 32 заземляющего резистора подключен первый коммутатор 38, состоящий из двух тиристоров - ретьего 39 и четвертого 40, соединенных между собой параллельно-встречно. Коммутатор 8 снабжен блоком управления 11, который содержит согласующую цепь 51, модуль управляющего напряжения 13 и релейный модуль 12. Релейный модуль 12 содержит пусковой релейный орган 14 и коммутационный релейный орган 15. Выход блока управления 11 соединен с управляющим входом коммутатора 8, а вход блока управления 11 соединен с вторичными обмотками заземляющего трансформатора 1, причем входы первого коммутатора 38 соединены с одноименными выходами формирователя модулирующего сигнала 50 через согласующую цепь 51. Коммутируемые секции 2 и 32 заземляющего резистора имеют один средий (общий) вывод и два крайних вывода. Первый крайний вывод принадлежит коммутируемой секции 2 и соединен с первым полюсом автоматического выключателя 16, а второй крайний вывод принадлежит первой коммутируемой секции 32 и соединен с первым выводом некоммутируемой секции 3, второй вывод которой соединен с вторым полюсом автоматического выключателя 16. Вход формирователя модулирующего сигнала 50 соединен с входами коммутационного релейного органа 15, пускового релейного органа 14, а также с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора. Модуль управляющего напряжения 13 содержит первый 30 и второй 31 развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных первых замыкающихся контактов 28 пускового реле и вторых размыкающихся контактов 29 коммутационного реле, которая подключена к управляющим электродам первого 9 и второго 10 тиристоров коммутатора 8. К управляющему электроду первого тиристора 9 подключен катод первого развязывающего диода 30, анод которого соединен со средним (общим) выводом коммутируемых секций 2 и 32 заземляющего резистора. К управляющему электроду второго тиристора 10 подключен катод второго развязывающего диода 31, анод которого соединен с крайним выводом коммутируемой секции 2, а также с анодом первого 9 и катодом второго 10 тиристора. Согласующая цепь 51 содержит третий 34 и четвертый 35 развязывающие диоды, а также вторые 36 и третьи 52 замыкающиеся контакты пускового реле. Входы коммутационного релейного органа 12 и пускового релейного органа 14 соединены между собой и являются входом блока управления 11 и соединены с вторичными обмотками заземляющего трансформатора 1. Катод и управляющий электрод третьего тиристора 39 через вторые замыкающиеся контакты пускового реле 36 подключены к первому выходу формирователя модулирующего сигнала 50. Катод и управляющий электрод четвертого тиристора 40 через третьи замыкающиеся контакты 52 пускового реле подключены к второму выходу формирователя модулирующего сигнала 50. К управляющему электроду третьего тиристора 39 подключен катод третьего развязывающего диода 34, анод которого соединен со средним выводом коммутируемых секций 2 и 32 заземляющего резистора. К управляющему электроду четвертого тиристора 40 подключен катод четвертого развязывающего диода 35, анод которого подключен к аноду третьего 39 и катоду четвертого 40 тиристора. Коммутационный релейный орган 15 содержит коммутационное реле и первый выпрямительный мост 17, входы которого соединены с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, а выходы соединены с обмоткой 18 коммутационного реле через первый стабилитрон 19 и первый балластный резистор 20. Пусковой релейный орган 14 содержит пусковое реле и второй выпрямительный мост 21, входы которого соединены параллельно с входами первого выпрямительного моста 17, а выходы соединены с обмоткой 22 пускового реле через второй стабилитрон 23, второй балластный резистор 24 и третий балластный резистор 25, который зашунтирован первыми размыкающимися контактами 26 коммутационного реле. Обмотка 22 пускового реле зашунтирована конденсатором 27.The device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with isolated neutral with one-stage regulation of the resistance of the grounding resistor and with modulation of the current (Fig. 4) contains a grounding
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Секции 2 и 3 заземляющего резистора (фиг.1), включенные в цепи вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, осуществляют ограничение внутренних перенапряжений в сети 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью, связанных с дуговыми однофазными замыканиями на землю за счет принудительного разряда емкостей линии. Включение заземляющего резистора в низковольтную ступень заземляющего трансформатора 1, имеющего пятистержневую конструкцию магнитопровода и заземленную нейтраль первичных обмоток, эквивалентно заземлению нейтрали высоковольтной сети через активное сопротивление. При переносе заземляющего резистора (сопротивления R) из нейтрали первичных обмоток трехфазного заземляющего трансформатора 1 в разомкнутый треугольник вторичных обмоток (сопротивление r) его значение определяется с учетом коэффициента трансформации заземляющего трансформатора 1 по формулам
где R - сопротивление заземляющего резистора при его размещении в нейтрали первичной обмотки заземляющего трансформатора 1; (но при этом разомкнутый треугольник вторичных обмоток замыкается наглухо);where R is the resistance of the grounding resistor when it is placed in the neutral of the primary winding of the grounding
С - суммарная фазная емкость сети [мкФ];C is the total phase capacitance of the network [μF];
Кт - коэффициент трансформации трехфазного трансформатора 1,To t - the transformation coefficient of a three-
U1, U2 - соответственно первичное и вторичное напряжение заземляющего трансформатора 1 (фазные).U 1 , U 2 - respectively, the primary and secondary voltage of the grounding transformer 1 (phase).
Поскольку через секции 2 и 3 заземляющего резистора и разомкнутый треугольник вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 проходят токи нулевой последовательности, то магнитопровод трехфазного трансформатора 1 выполнен пятистержневым.Since through the
Внутренние перенапряжения в высоковольтных сетях 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью обусловлены режимом нейтрали сети и бывают двух видов:Internal overvoltages in high-voltage networks of 3-6-10-35 kV with isolated neutral are caused by the neutral mode of the network and are of two types:
- перенапряжения, связанные с металлическими замыканиями или замыканиями через переходные сопротивления (так называемые гальванические замыкания) однофазными замыканиями на землю и приводящие к увеличению фазных напряжений здоровых фаз (при металлическом замыкании) до уровня линейного (в √3 раз);- overvoltages associated with metal short circuits or short circuits through transitional resistances (the so-called galvanic short circuits) with single-phase earth faults and leading to an increase in the phase voltages of healthy phases (with a metal fault) to a linear level (by √3 times);
- перенапряжения, связанные с однофазными замыканиями на землю, сопровождающиеся перемежающейся дугой (дуговые или импульсные перенапряжения).- overvoltages associated with single-phase earth faults, accompanied by an alternating arc (arc or surge surges).
Увеличение напряжения неповрежденных фаз относительно земли в √3 раз при металлическом однофазном замыкании на землю в сети 3-35 кВ с изолированной нейтралью является нежелательным, но не представляет значительной опасности для изоляции электрооборудования сети, поскольку величина этих перенапряжений не выходит за рамки регламентированных испытательных напряжений.An increase of √3 times the voltage of undamaged phases relative to earth with a metal single-phase earth fault in a 3-35 kV network with an isolated neutral is undesirable, but does not pose a significant danger to the insulation of the electrical equipment of the network, since the magnitude of these overvoltages does not go beyond the limits of the regulated test voltages.
Наиболее тяжелым видом перенапряжений в рассматриваемых сетях являются импульсные перенапряжения, обусловленные перемежающейся дугой в месте однофазного замыкания на землю. Опасность этих перенапряжений заключается в том, что их длительное действие приводит к возникновению интенсивных частичных разрядов, выделению озона, интенсифицирующего химическую деструкцию изоляционных материалов, а затем и к тепловому пробою изоляции электрооборудования. Это важно для состарившейся изоляции электрооборудования сетей и особенно важно для изоляции высоковольтных электродвигателей и генераторов, имеющих наименьший уровень изоляции.The most severe type of overvoltage in the networks under consideration is pulse overvoltage due to an alternating arc in the place of a single-phase earth fault. The danger of these overvoltages is that their prolonged action leads to the appearance of intense partial discharges, the release of ozone, which intensifies the chemical destruction of insulating materials, and then to the thermal breakdown of the insulation of electrical equipment. This is important for the aged insulation of electrical networks and is especially important for the isolation of high-voltage motors and generators with the lowest level of insulation.
При металлическом (глухом) заземлении нейтрали сети внутренние перенапряжения не возникают. Но при этом снижается надежность электроснабжения потребителей из-за необходимости отключения сети при однофазных замыканиях, поскольку у сети нейтраль глухо заземлена и токи однофазного замыкания на землю возрастают до уровня токов однофазного короткого замыкания. Для сохранения свойств сети с изолированной нейтралью, с точки зрения надежности электроснабжения, необходимо иметь величину сопротивления заземления нейтрали сети в пределах 1-6 кОм (для сети 6-10 кВ), что соответствует, при Кт=50-55, величине сопротивления заземляющего резистора r=1,6-9,6 Ом. При такой величине сопротивления заземляющего резистора для сети 10 кВ с емкостным током 1-5 А амплитуды импульсных перенапряжений не превышают 25 кВ, а фазные напряжения неповрежденных фаз не превышают 8-10 кВ, что соответствует стандартам на изоляцию электрических машин данного класса напряжения. По мере снижения величины сопротивления заземляющего резистора снижаются амплитуды импульсных перенапряжений и увеличиваются напряжения неповрежденных фаз относительно земли. Оптимальное значение сопротивления заземляющего резистора (по условиям ограничения дуговых перенапряжений и создаваемых в сети активных токов, а также устойчивости дугового замыкания) соответствует равенству емкостного и активного тока замыкания на землю в сети. Устойчивость горения дуги в месте замыкания на землю возрастает по мере увеличения кратности активного тока замыкания на землю, обусловленного включением в нейтрали сети (или в разомкнутом треугольнике) активного сопротивления. При увеличении устойчивости дуги снижается вероятность самоликвидации дугового замыкания. Поэтому в сети необходимо поддерживать такой ток замыкания на землю, при котором эффективно ограничиваются импульсные перенапряжения и дуга горит нестабильно. Этот режим соответствует примерному равенству активного и емкостного тока замыкания на землю. Кроме того, для ограничения масштаба повреждения при пробоях изоляции электрических машин необходимо поддерживать в сети минимально возможный ток замыкания на землю.With metal (solid) neutral grounding of the network, internal overvoltages do not occur. But at the same time, the reliability of power supply to consumers decreases due to the need to disconnect the network during single-phase faults, since the neutral of the network is deafly grounded and the currents of a single-phase earth fault increase to the level of single-phase short-circuit currents. To maintain the properties of a network with an isolated neutral, from the point of view of reliability of power supply, it is necessary to have a value of the grounding resistance of the neutral of the network within 1-6 kOhm (for a network of 6-10 kV), which corresponds, at K t = 50-55, to the value of the grounding resistance resistor r = 1.6-9.6 ohms. With such a value of the resistance of the grounding resistor for a 10 kV network with a capacitive current of 1-5 A, the amplitudes of the pulse overvoltages do not exceed 25 kV, and the phase voltages of the undamaged phases do not exceed 8-10 kV, which corresponds to the standards for insulation of electric machines of this voltage class. As the resistance value of the grounding resistor decreases, the amplitudes of the pulsed overvoltages decrease and the voltages of the undamaged phases relative to the ground increase. The optimal value of the resistance of the grounding resistor (according to the conditions of limiting the arc overvoltage and active currents generated in the network, as well as the stability of the arc fault) corresponds to the equality of the capacitive and active earth fault currents in the network. The stability of arc burning in the place of an earth fault increases as the multiplicity of the active earth fault current increases due to the inclusion of active resistance in the network neutral (or in an open triangle). With increasing arc stability, the likelihood of self-destruction of an arc fault is reduced. Therefore, it is necessary to maintain such an earth fault current in the network at which surge surges are effectively limited and the arc burns unstably. This mode corresponds to the approximate equality of the active and capacitive earth fault currents. In addition, to limit the extent of damage during insulation breakdowns of electrical machines, it is necessary to maintain the minimum possible earth fault current in the network.
Однако для обеспечения требуемой чувствительности релейной защиты при однофазных замыканиях на землю необходимо иметь возможно больший ток замыкания на землю. Противоречивость требований к величине тока замыкания на землю устраняется лишь при целенаправленном изменении величины активного сопротивления в нейтрали сети (или в разомкнутом треугольнике заземляющего трансформатора 1).However, to ensure the required sensitivity of the relay protection for single-phase earth faults, it is necessary to have the greatest possible earth fault current. The inconsistency of the requirements for the value of the earth fault current is eliminated only with a deliberate change in the value of the active resistance in the neutral of the network (or in the open triangle of the grounding transformer 1).
Регулирование величины сопротивления заземляющего резистора в функции напряжения нулевой последовательности на разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 эквивалентно регулированию действующего значения тока через этот резистор. Эту функцию выполняет коммутатор 8. При естественной коммутации тиристоров 9 и 10 коммутатора 8 (фиг.1 последний состоит из двух встречновключенных тиристоров 9 и 10), управляющие электроды которых подключены к выходу блока управления 11.The regulation of the resistance value of the grounding resistor as a function of the zero-sequence voltage across the open triangle of the secondary windings of the grounding
При возникновении однофазного замыкания на землю в контролируемой сети на разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 появляется напряжение U0=3 U2, которое через автоматический выключатель 16 поступает на секции 2 и 3 заземляющего резистора и на вход блока управления 11 и, соответственно, на вход релейного модуля 12.When a single-phase earth fault occurs in the monitored network on an open triangle of the secondary windings of the grounding
В случае металлического (глухого) замыкания на землю вблизи линейного вывода обмотки электродвигателя 5 напряжение на выводах вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 (на разомкнутом треугольнике) максимально и равно утроенному фазному значению. Момент срабатывания коммутационного реле опережает срабатывание пускового реле из-за шунтирования обмотки 22 пускового реле конденсатором 27. Вторые размыкающиеся контакты 29 коммутационного реле размыкаются раньше, чем замыкаются первые замыкающиеся контакты 28 пускового реле, и этим блокируется подача управляющего напряжения на управляющие электроды первого 9 и второго 10 тиристоров при максимальном напряжении нулевой последовательности в сети. В качестве управляющего напряжения тиристоров используется их анодное напряжение. Развязывающие диоды 30 и 31 выполняют функцию защиты тиристоров от обратного напряжения и обеспечивают подачу управляющего напряжения на управляющие электроды тиристоров необходимой полярности.In the case of a metal (dead) earth fault near the linear output of the motor winding 5, the voltage at the terminals of the secondary windings of the grounding transformer 1 (on an open triangle) is maximum and equal to triple the phase value. The moment of operation of the switching relay is ahead of the triggering of the starting relay due to the shunt of the starting
Напряжение на выводах вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 (т.е. напряжение на разомкнутом треугольнике) линейно уменьшается при перемещении точки замыкания на землю вдоль витков обмотки статора электродвигателя 5 (или генератора) и при замыкании вблизи нейтрали обмоток (в случае соединений обмоток в звезду) это напряжение равно нулю. Поэтому если точка замыкания на землю находится внутри обмотки между ее линейным выводом и нейтралью, то напряжение на входе релейного модуля 12 имеет промежуточное значение между максимальным и нулем, и при ее определенном заданном значении (равном напряжению возврата коммутационного реле) коммутационное реле возвращается в исходное состояние, замыкаются контакты 29 и подается управляющее напряжение на тиристоры 9 и 10, которые шунтируют секцию 2 заземляющего резистора. Напряжение срабатывания пускового реле выбирается не менее 0,3 от максимального и обусловлено наибольшей допустимой стандартами естественной несимметрией в сети, когда напряжение нулевой последовательности (напряжение смещения нейтрали сети) может достичь кратковременно значения 0,3 от фазного. Напряжение возврата коммутационного реле определяется желаемой величиной зоны охвата защитой обмоток статора электродвигателя 5. Следует заметить, что устройство выполняет свои функции и при соединении обмоток статора электродвигателя в треугольник. Но в этом случае ток замыкания на землю (и, соответственно, напряжение на разомкнутом треугольнике) достигает максимального значения при замыкании вблизи линейных выводов и половины максимального при замыкании в середине обмотки.The voltage at the terminals of the secondary windings of the grounding transformer 1 (i.e., the voltage at the open triangle) decreases linearly when the point of earth fault moves along the turns of the stator winding of the electric motor 5 (or generator) and when the windings are closed near the neutral (in the case of windings connected to a star) this voltage is zero. Therefore, if the earth fault point is located inside the winding between its linear output and neutral, then the voltage at the input of
Изменение токов в контролируемой сети при однофазном замыкании на землю в зависимости от положения точки замыкания между нейтралью и линейным выводом обмотки статора электродвигателя (или генератора) иллюстрируется диаграммой фиг.5,The change in currents in a monitored network during a single-phase earth fault depending on the position of the circuit point between the neutral and the linear output of the stator winding of the electric motor (or generator) is illustrated by the diagram of FIG. 5,
где Ic - первичный емкостной ток в сети;where I c is the primary capacitive current in the network;
IR - первичный ток, обусловленный включением сопротивления R в нейтраль сети (или включение сопротивления r в разомкнутом треугольнике заземляющего трансформатора 1, как это выполнено в схеме фиг.1):I R is the primary current due to the inclusion of the resistance R in the neutral of the network (or the inclusion of the resistance r in the open triangle of the grounding
IΣ - полный первичный ток замыкания на землю;IΣ is the total primary earth fault current;
Iсз - первичный ток срабатывания защиты электродвигателя (или генератора) от замыкания на землю (т.е. ток срабатывания блока 7);I sz is the primary response current of the protection of the electric motor (or generator) from earth fault (i.e., the response current of block 7);
U1 - напряжение нулевой последовательности (первичное);U 1 - voltage zero sequence (primary);
n0 - зона охвата защитой от замыкания на землю (зона охвата блока 7) витков обмотки статора электродвигателя (генератора) при отсутствии регулирования сопротивления заземляющего резистора;n 0 - the coverage zone of protection against earth faults (the coverage area of block 7) of the turns of the stator winding of the electric motor (generator) in the absence of regulation of the resistance of the grounding resistor;
n1 - зона охвата защитой при одноступенчатом регулировании сопротивления заземляющего резистора.n 1 - the coverage area of the protection with a single-stage regulation of the resistance of the grounding resistor.
Зона охвата защитой от замыкания на землю витков обмотки электродвигателя с соединением обмоток в звезду определяется из соотношения n=1-Iсз/IΣ при условии, что сопротивление заземляющего резистора, а также емкостное сопротивление сети являются линейными (условие выполнимо в реальных сетях рассматриваемого класса напряжения, а также из-за использования соответствующего материала для изготовления заземляющего резистора).The coverage area of the protection ground fault turns of the motor winding with winding connection in the star is determined from the relation n = 1-I cs / IΣ provided that the resistance of the grounding resistors and the capacitive resistance of the network are linear (condition feasible in real networks under consideration voltage class , and also due to the use of appropriate material for the manufacture of a grounding resistor).
На диаграмме фиг.5 момент коммутации секции 2 заземляющего резистора соответствует точке А, когда происходит скачкообразное увеличение первичного тока замыкания на землю из-за скачкообразного увеличения тока через заземляющий резистор. Точка В соответствует моменту срабатывания пускового реле. Таким образом, при коммутации секции 2 заземляющего резистора зона охвата защитой увеличивается от n0 до n1.In the diagram of Fig. 5, the switching moment of the
Без регулирования сопротивления заземляющего резистора получить зону охвата защитой величиной n1 возможно лишь при существенном увеличении активного тока и, соответственно, полного тока замыкания на землю (точка С на диаграмме фиг.5), что крайне нежелательно из-за увеличения масштабов повреждения обмоток и активной стали электродвигателей (или генераторов), подключенных к данной сети, увеличения стабильности горения дуги и снижения вероятности самоликвидации дугового замыкания на землю.Without regulating the resistance of the grounding resistor, it is possible to obtain a protection coverage of n 1 only with a significant increase in the active current and, accordingly, the total earth fault current (point C in the diagram of Fig. 5), which is extremely undesirable due to the increase in the scale of damage to the windings and active steel motors (or generators) connected to this network, increasing the stability of the arc and reducing the likelihood of self-destruction of the arc fault to ground.
На фиг.6 приведена полная диаграмма изменения параметров устройства и токов в контролируемой сети для конкретных значений первичных токов, коэффициента трансформации заземляющего трансформатора и сопротивлений секций заземляющего резистора (диаграмма приведена для сети 10 кВ, коэффициент трансформации заземляющего трансформатора равен 51). В первом квадранте показано фактическое изменение полного первичного тока замыкания на землю IΣ и емкостного тока Iс сети в функции положения на обмотке точки замыкания на землю (или, что равнозначно, первичному напряжению нулевой последовательности U1). Во втором квадранте отражено изменение первичного активного тока замыкания на землю, обусловленного подключением заземляющего резистора в функции U1. Нижняя часть диаграммы (III и IV квадранты) отражает изменение электрических параметров на вторичной стороне заземляющего трансформатора 1. В третьем квадранте приведено изменение тока через секции 2 и 3 резисторной установки Ir (т.е. вторичного тока заземляющего трансформатора 1) при изменении напряжения на разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, U0. В четвертом квадранте приведено изменение сопротивления заземляющего резистора r и активной мощности Р, потребляемой заземляющим резистором.Figure 6 shows a complete diagram of changes in device parameters and currents in a monitored network for specific values of primary currents, the transformation coefficient of the grounding transformer and the resistances of the sections of the grounding resistor (the diagram is for a 10 kV network, the transformation coefficient of the grounding transformer is 51). The first quadrant shows the actual change in the total primary earth fault current IΣ and the capacitive current I from the network as a function of the position on the winding of the earth fault point (or, equivalently, the primary voltage of the zero sequence U 1 ). The second quadrant reflects the change in the primary active earth fault current due to the connection of a grounding resistor in function U 1 . The lower part of the diagram (III and IV quadrants) reflects the change in electrical parameters on the secondary side of the grounding
Первичные и вторичные токи связаны между собой через коэффициент трансформации заземляющего трансформатора через соотношенияPrimary and secondary currents are interconnected through the transformation coefficient of the grounding transformer through the ratios
Увеличение зоны охвата защитой позволяет блоку защиты 7 выявить пробои изоляции обмоток электродвигателя 5 с высокой чувствительностью и воздействовать на отключение его выключателя 6. Автоматический выключатель 16 на вторичной стороне заземляющего трансформатора 1 выполняет коммутационные функции и функции защиты оборудования на низковольтной стороне трансформатора от чрезвычайно редких видов повреждения - короткие замыкания в заземляющем резисторе и одновременно с этим однофазное замыкание на землю в сети. Для защиты от поражения электрическим током вторичная обмотка заземляющего трансформатора 1 (один из выводов его обмотки) заземлена.An increase in the protection coverage zone allows the
Расчет и выбор тока срабатывания блока защиты 7 производится по известным в литературе соотношениям (например, В.И.Когородский и др. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М., Энергоиздат, 1987, стр.214-220) с учетом возросшего тока однофазного замыкания на землю из-за включения резистора в нейтрали сети.Calculation and selection of the response current of the
Параметры срабатывания и возврата коммутационного релейного органа 15 подбираются с помощью сопротивления первого балластного резистора 20 и выбора напряжения стабилизации первого стабилитрона 19. При этом коэффициент возврата коммутационного реле должен быть в пределах 0,8-0,9. Аналогично выбирается напряжение срабатывания пускового релейного органа 14, для которого коэффициент возврата также должен быть в пределах 0,8-0,9. Для обеспечения термической стойкости обмотки 22 пускового реле третий балластный резистор 25 зашунтирован первыми размыкающимися контактами 26 первого коммутационного реле.The response and return parameters of the switching
Напряжение срабатывания пускового реле выбирается равным 0,3 от максимального напряжения на разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1. Следовательно, когда напряжение на разомкнутом треугольнике изменяется от 0 до 0,3 максимального, пусковое реле не срабатывает и коммутатор 8 не шунтирует секцию 2 заземляющего резистора. Ток через заземляющий резистор (следовательно, и первичный активный ток в сети) определяется суммарным сопротивлением секций 2 и 3 заземляющего резистора. Этот режим на диаграмме фиг.5 и 6 соответствует участку характеристики 0-В.The actuation voltage of the start relay is selected equal to 0.3 of the maximum voltage on the open triangle of the secondary windings of the grounding
На участке ВА (фиг.5 и 6) напряжение срабатывания пускового реле определяется величиной сопротивления второго балластного резистора 24 и напряжением стабилизации стабилитрона 23. После срабатывания пускового реле на участке ВА коммутационное реле не срабатывает и управляющее напряжение подается на коммутатор 8, который шунтирует секцию 2 заземляющего резистора.In section VA (FIGS. 5 and 6), the trigger relay operating voltage is determined by the resistance value of the
После срабатывания коммутационного реле (точка А на фиг.5 и фиг.6) дешунтируется третий балластный резистор 25 и последовательно с обмоткой 22 остаются включенными резисторы 24 и 25, и этим обеспечивается термическая стойкость обмотки 22.After the switching relay is activated (point A in FIG. 5 and FIG. 6), the
В схеме одноступенчатым регулированием заземляющего сопротивления и встречно-последовательным включением тиристоров (фиг.2) через секции 2 и 32 попеременно проходит только одна полуволна вторичного тока заземляющего трансформатора 1. Секции 2 и 32 имеют одинаковое значение сопротивления, поэтому при их коммутации тиристорами 9 и 10 не образуется асимметрия синусоиды вторичного тока и магнитного потока в магнитопроводе заземляющего трансформатора 1. В схеме фиг.2 вторичный ток протекает по всем секциям (2, 3 и 32) заземляющего резистора и все секции заземляющего резистора участвуют в ограничении тока замыкания на землю в сети. В коммутируемых секциях ток в два раза меньше, чем в некоммутируемой, за счет соответствующего выполнения схемы коммутатора. Работа блока управления 11 при коммутации секций 2 и 32 аналогична схеме фиг.1. В схеме фиг.2 выбираются одинаковыми с фиг.1 параметры срабатывания пускового 14 и коммутационного 15 релейных органов. Алгоритм работы устройства по схеме фиг.2 аналогичен алгоритму работы схемы фиг.1.In the scheme, with one-stage regulation of the grounding resistance and the on-series connection of the thyristors (Fig. 2), only one half-wave of the secondary current of the grounding
При двухступенчатом (фиг.3) регулировании сопротивления заземляющего резистора его секции 2 и 32 имеют различные сопротивления, которые определяются исходя из желаемой величины зоны охвата защиты. Сопротивления секций резисторной установки определяются из следующих соотношений, которые вытекают из диаграмм фиг.5 и 6. Общее (суммарное) сопротивление заземляющего резистора определяется по формулеWith a two-stage (Fig. 3) regulation of the resistance of the grounding resistor, its
Сопротивления секций заземляющего резистора равныResistance sections of the grounding resistor are equal
Запуск коммутаторов 8 и 38 производится в момент срабатывания пускового релейного органа 14, напряжение срабатывания которого равно 0,3 от максимального (как и для схем фиг.1 и 2).The start of the
В этом случае секции 2 и 32 зашунтированы и в работе остается только секция 3. Этот режим сохраняется до того момента, когда напряжение на разомкнутом треугольнике (т.е. в этом случае точка замыкания на землю приближается к линейному выводу обмотки электродвигателя 5) не достигает значения, при котором срабатывает коммутационный релейный орган 15 и размыкаются его контакты 29, 49 и 26. При этом коммутатор 8 дешунтирует секцию 2 заземляющего резистора и в работе находятся секции 3 и 2, а секция 32 продолжает быть шунтированной первым коммутатором 38. Когда напряжение на разомкнутом треугольнике заземляющего трансформатора 1 близко к максимальному (т.е. место замыкания на землю находится вблизи линейного вывода обмотки статора электродвигателя 5), срабатывает первый коммутационный релейный орган 41 и размыкаются контакты 37 и 43. При этом управляющее напряжение не поступает на тиристоры 39 и 40 и секция 32 дешунтируется. В работе находятся все секции (2, 3 и 32) заземляющего резистора.In this case,
Параметры срабатывания обоих коммутационных реле и пускового реле выбираются аналогично схемам фиг.1 и 2. Контакты 26, 49 и 43 обеспечивают термическую стойкость обмоток 22 и 45 соответствующих реле.The response parameters of both switching relays and the starting relay are selected similarly to the schemes of figures 1 and 2.
Устройство осуществляет ограничение дуговых импульсных перенапряжений, связанных с возникновением однофазных замыканий на землю во всей сети (а не только в обмотке высоковольтного электродвигателя или генератора), поэтому в случае отсутствия релейной защиты на всех присоединениях данной сети заземляющий резистор должен иметь термическую стойкость на всем протяжении существования этого замыкания. Кроме того, снижение напряжения нулевой последовательности (соответственно напряжение U0 на разомкнутом треугольнике) возможно и при замыкании на землю через переходное сопротивление или замыкании в обмотках трансформаторов, подключенных к данной сети. Во всех этих случаях устройство обеспечивает коммутацию секций заземляющего резистора и поддержание в сети заданного тока замыкания на землю, не допуская при этом неконтролируемого его роста, и этим обеспечивается надежное срабатывание устройств релейной защиты от замыкания на землю (блока 7).The device restricts arc pulse overvoltages associated with the occurrence of single-phase earth faults in the entire network (and not just in the winding of a high-voltage electric motor or generator), therefore, in the absence of relay protection on all connections of this network, the grounding resistor must have thermal stability throughout its existence this circuit. In addition, a decrease in the voltage of the zero sequence (respectively, the voltage U 0 on the open triangle) is possible when a fault is connected to the ground through a transient resistance or when the transformers connected to this network are closed in the windings. In all these cases, the device provides switching of the sections of the grounding resistor and maintaining the specified earth fault current in the network, while preventing its uncontrolled growth, and this ensures reliable operation of the relay protection against earth fault (block 7).
Поскольку обмотка 22 пускового реле зашунтирована конденсатором 27, то срабатывание коммутационных релейных органов 15 и 41 при максимальном напряжении на разомкнутом треугольнике заземляющего трансформатора всегда опережает срабатывание пускового релейного органа 14. Этот алгоритм исключает кратковременное шунтирование одной из секций (2 или 32) заземляющего резистора при максимальном напряжении нулевой последовательности в сети и появлении в сети кратковременных бросков активного тока замыкания на землю. Такая последовательность срабатывания релейных органов обеспечивается и в схемах фиг.1 и 2 за счет шунтирования конденсатором 27 обмоток 22 пускового реле.Since the
Параллельное включение коммутаторов 8 и 38 к секциям 2 и 32 заземляющего резистора позволяет иметь в разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 какое-то сопротивление, независимо от состояния тиристоров коммутаторов. Это означает, что устройство выполняет свои функции ограничения дуговых перенапряжений всегда, независимо от работы блока управления 11 и коммутаторов. Иначе обстоит дело при последовательном включении коммутаторов (т.е. когда коммутатор включается последовательно с заземляющим резистором), тогда любой отказ в работе блока управления 11 или тиристоров коммутаторов приводит к отказу всего устройства. Аналогичный положительный результат достигается и в схемах с одноступенчатым регулированием сопротивления (фиг.1 и 2), где при любом состоянии тиристоров коммутаторов или блока управления в работе всегда остается одна из секций заземляющего резистора.The parallel connection of the
В качестве управляющего напряжения для запуска тиристоров коммутаторов (фиг.1, 2, 3) используется анодное напряжение тиристоров, поэтому коммутация тока через заземляющий резистор тиристорами происходит с углом коммутации, равным нулю (или близко к нулю). Это позволяет исключить появление крутых фронтов во вторичном напряжении и токе заземляющего трансформатора 1, что исключает появление высших гармоник в первичном токе, вызванных работой тиристоров коммутатора, которые могут влиять на работу релейных защит, поэтому не требуется применение сглаживающих конденсаторов в разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1.As the control voltage for starting the thyristors of the switches (Figs. 1, 2, 3), the anode voltage of the thyristors is used, therefore, the current switching through the grounding resistor by the thyristors occurs with a switching angle equal to zero (or close to zero). This eliminates the appearance of steep edges in the secondary voltage and current of the grounding
В схеме фиг.4 используется модуляция активной составляющей тока замыкания на землю с частотой модуляции 25 или 12,5 Гц, т.е кратной частоте напряжения в контролируемой сети. С этой целью используется формирователь модулирующего сигнала 50, который управляет первым коммутатором 38, шунтирующего секцию 32 заземляющего резистора. Начало процесса модуляции тока начинается после срабатывания пускового релейного органа 14, когда напряжение нулевой последовательности превышает 0,3 от максимального. Относительная глубина модуляции активной составляющей тока замыкания на землю определяется величиной сопротивления секции 32 заземляющего резистора. При этом в схеме фиг.4 используется лишь одна ступень регулирования сопротивления (секция 2 заземляющего резистора коммутируется коммутатором 8), и работа блока управления 11 по коммутации секции 2 аналогична схемам фиг.1-3.In the circuit of FIG. 4, modulation of the active component of the earth fault current with a modulation frequency of 25 or 12.5 Hz, i.e. a multiple of the voltage frequency in a controlled network, is used. To this end, a
Выключатель 4 во всех схемах (фиг.1-4) выполняет функции коммутации заземляющего трансформатора по высоковольтной стороне. Выключатель снабжен токовыми защитами, включая защитой при однофазных замыканиях на землю.The
Использование модулирующего сигнала с частотой 25 или 12,5 Гц (т.е. частота модуляции меньше частоты сети и кратно ей) обусловлено тем, что в токе замыкания на землю доминируют высшие гармонические (с частотой более 50 Гц), и используемые устройства релейной защиты от замыкания на землю в этом случае не требует отстройки от высших гармоник в токе замыкания на землю. Выделение сигнала с частотой модуляции (25 или 12,5 Гц) в полосовом фильтре блока защиты 7, которым снабжается выключатель 6, может быть осуществлено простейшими средствами, поскольку в токе замыкания на землю практически отсутствуют составляющие с частотой модуляции (меньше 50 Гц). Кроме того, возможна перенастройка полосовых фильтров на частоту модуляции уже существующих в сети релейных защит. Подключение модулирующего сигнала к управляющим электродам тиристоров 39 и 40 осуществляется через замыкающиеся контакты 36 и 52 пускового реле, и модуляция вторичного тока заземляющего трансформатора 1 (и, следовательно, тока замыкания на землю в контролируемой сети) происходит независимо от того, включен или отключен коммутатор 8. Подача напряжения с разомкнутого треугольника заземляющего трансформатора 1 на вход формирователя модулирующего сигнала 50 позволяет обеспечить синхронизацию управляющих сигналов на управляющие электроды тиристоров 39 и 40, а также позволяет выбирать величину напряжения нулевой последовательности (или степень несимметрии сети), при котором будет введена модуляция.The use of a modulating signal with a frequency of 25 or 12.5 Hz (i.e., the modulation frequency is less than the frequency of the network and a multiple of it) is due to the fact that higher harmonic (with a frequency of more than 50 Hz) dominated by the earth fault current and the relay protection devices used from earth fault in this case does not require detuning from higher harmonics in the earth fault current. The isolation of a signal with a modulation frequency (25 or 12.5 Hz) in the band-pass filter of the
Формирователь модулирующего сигнала 50 осуществляет формирование сигнала с частотой модуляции (25 или 12,5 Гц) из напряжения нулевой последовательности, поступающего от разомкнутого треугольника вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 на его вход. По существу алгоритм работы блока 50 состоит в том, чтобы после срабатывания пускового релейного органа 14, когда напряжение на разомкнутом треугольнике превышает 0,3 максимального, управляющие электроды третьего 39 и четвертого 40 тиристоров были соединены электрически между собой с частотой модуляции. При этом угол коммутации тиристоров не должен существенно отличаться от нуля. Реализация делителя частоты напряжения сети (50 Гц) с коэффициентом деления 2 (для получения модулирующего сигнала с частотой модуляции 25) или 4 (для частоты модуляции 12,5 Гц) может быть осуществлена с помощью известных схем делителей частоты из синусоидального напряжения промышленной частоты. Выбор частоты модуляции и глубины модуляции осуществляется исходя из параметров сети (величины емкостного тока), а также с учетом требуемой чувствительности релейной защиты и требуемой величины зоны охвата защитой обмоток электрических машин. Рекомендуемая величина зоны охвата защитой при высокоомном заземлении нейтрали сети (т.е. диапазон сопротивления в нейтрали сети с учетом коэффициента трансформации заземляющего трансформатора составляет 1-3 кОм) составляет около 70%.The driver of the modulating
Все рассматриваемые варианты схем особенно эффективны в сетях с малыми емкостными токами замыкания на землю (1-5 А), когда необходимо иметь высокую чувствительность (в смысле защитоспособности) релейных защит от замыкания на землю высоковольтных электрических машин и для того, чтобы обеспечить максимальную зону охвата этой защитой при поддержании в сети минимально возможного тока замыкания на землю. Это позволяет не только повысить надежность работы изоляции всей контролируемой сети, но и существенно ограничить масштаб повреждений электрооборудования при возникновении замыканий на землю и обеспечить в контролируемой сети режим самоликвидации неустойчивых дуговых замыканий на землю.All considered circuit options are especially effective in networks with small capacitive earth fault currents (1-5 A), when it is necessary to have high sensitivity (in the sense of protection) of relay protection against earth faults of high-voltage electrical machines and in order to ensure maximum coverage this protection while maintaining the minimum possible earth fault current in the network. This allows not only to increase the reliability of the insulation of the entire monitored network, but also significantly limit the extent of damage to electrical equipment when earth faults occur and provide a controlled mode of self-liquidation of unstable arc earth faults in the controlled network.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001125167/09A RU2232457C2 (en) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | Device for protecting insulated-neutral three-phase supply mains against internal overvoltages (alternatives) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001125167/09A RU2232457C2 (en) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | Device for protecting insulated-neutral three-phase supply mains against internal overvoltages (alternatives) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001125167A RU2001125167A (en) | 2003-07-20 |
| RU2232457C2 true RU2232457C2 (en) | 2004-07-10 |
Family
ID=33412117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001125167/09A RU2232457C2 (en) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | Device for protecting insulated-neutral three-phase supply mains against internal overvoltages (alternatives) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2232457C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114628196A (en) * | 2022-02-09 | 2022-06-14 | 上海航天测控通信研究所 | Novel relay control circuit |
-
2001
- 2001-09-17 RU RU2001125167/09A patent/RU2232457C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Электричество. 1994, №5, с.22. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114628196A (en) * | 2022-02-09 | 2022-06-14 | 上海航天测控通信研究所 | Novel relay control circuit |
| CN114628196B (en) * | 2022-02-09 | 2024-05-03 | 上海航天测控通信研究所 | Novel relay control circuit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2454769C1 (en) | Grounding device of three-phase electrical network neutral | |
| RU2372707C2 (en) | Suppression device for converter bridge with energy return | |
| CN110268493B (en) | Low-voltage protection switch unit | |
| US11368084B2 (en) | Current converter unit, transmission installation having a current converter unit, and method for fault management in a current converter unit | |
| US6038117A (en) | Power switching apparatus | |
| RU2232457C2 (en) | Device for protecting insulated-neutral three-phase supply mains against internal overvoltages (alternatives) | |
| RU2284083C2 (en) | Device for compensation of one-phased capacity closing currents and for limiting internal overvoltages in high-voltage networks | |
| CN115940081A (en) | Overvoltage protection device based on combination of multi-characteristic nonlinear resistance cards | |
| RU2016458C1 (en) | Gear for termination of ferro-resonance processes in networks with insulated neutral | |
| RU194369U1 (en) | THREE-PHASE ELECTRIC NETWORK EARTH EARTHING DEVICE | |
| RU2074474C1 (en) | Reactive-power corrector | |
| CA1309487C (en) | Apparatus for reducing stresses that initiate restrike of breakers in disconnecting capacitor banks | |
| RU2014706C1 (en) | Device for limiting of parameters of electromagnetic processes under emergency operation | |
| SU845219A1 (en) | Controllable reactor | |
| SU1704221A1 (en) | Device to limit the resonance and ferroresonance processes | |
| SU1192015A1 (en) | Device for protection against electric current affection in three-phase isolated neutral system | |
| RU1836774C (en) | Internal surge and ferroresonance process limiting arrangement for systems with compensated capacitive fault-to earth current | |
| SU845220A1 (en) | System for electric power supply of discharge dc users with technological short-circuitings | |
| SU598169A1 (en) | Electric network | |
| JP2023544844A (en) | power transmission | |
| SU892572A1 (en) | Device for earthing transformer neutral wire | |
| SU1534606A1 (en) | Device for overvoltage protection in three-phase circuit with insulated neutral of instrument voltage transformer | |
| RU2110878C1 (en) | Power supply mains with low ground-fault current | |
| CN116191350A (en) | Overvoltage protection circuit based on multi-characteristic nonlinear resistor disc combination | |
| SU605284A1 (en) | Arrangement for protection of ac networks with insulated neutral wire against earth shorting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110816 |