RU2260891C2 - Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives) - Google Patents
Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260891C2 RU2260891C2 RU2003106827/09A RU2003106827A RU2260891C2 RU 2260891 C2 RU2260891 C2 RU 2260891C2 RU 2003106827/09 A RU2003106827/09 A RU 2003106827/09A RU 2003106827 A RU2003106827 A RU 2003106827A RU 2260891 C2 RU2260891 C2 RU 2260891C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- switch
- current
- relay
- grounding
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в высоковольтных сетях 3-6-10-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью как средство для регулирования режима нейтрали и защиты от внутренних перенапряжений при однофазных замыканиях на землю в этих сетях.The invention relates to the electric power industry and can be used in high-voltage networks of 3-6-10-35 kV with isolated or compensated neutral as a means for regulating the neutral mode and protecting against internal overvoltages during single-phase earth faults in these networks.
Известно устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети, содержащее заземляющий трансформатор, обеспечивающий доступ к нейтрали сети, первичные обмотки которого подключены к контролируемой высоковольтной сети и соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью. Вторичные обмотки соединены между собой по схеме разомкнутый треугольник и подключены к секционированному заземляющему резистору («Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ». Труды второй Всероссийской научно-технической конференции, г.Новосибирск, 15-17 октября 2002 г., стр.13-22). Устройство обеспечивает режим резистивного заземления нейтрали сети и возможность изменения тока однофазного замыкания на землю. При этом достигается эффективное ограничение внутренних перенапряжений, связанных с дуговыми замыканиями на землю, а также повышение чувствительности релейной защиты от замыканий на землю.A device for resistive grounding of the neutral of a high voltage network is known, comprising a grounding transformer providing access to the neutral of the network, the primary windings of which are connected to a controlled high voltage network and are interconnected according to the star circuit with a grounded neutral. The secondary windings are interconnected according to an open triangle circuit and connected to a sectioned grounding resistor (“Surge suppression and neutral grounding modes of 6-35 kV networks.” Proceedings of the Second All-Russian Scientific and Technical Conference, Novosibirsk, October 15-17, 2002, pg. 13-22). The device provides a resistive grounding mode of the neutral of the network and the ability to change the current of a single-phase earth fault. This achieves an effective limitation of internal overvoltages associated with arc faults to earth, as well as increasing the sensitivity of relay protection against earth faults.
Недостаток известного устройства заключается в низкой термической стойкости заземляющего резистора при неотключаемых однофазных замыканиях на землю, а также при естественной несимметрии емкостных токов высоковольтной сети. Режим сети с неотключаемым однофазным замыканием на землю возникает в случае отказа устройств релейной защиты, а также когда однофазные замыкания на землю специально не отключаются из соображений обеспечения надежности электроснабжения потребителей, или для осуществления поиска места замыкания.A disadvantage of the known device is the low thermal stability of the grounding resistor with non-disconnectable single-phase earth faults, as well as with the natural asymmetry of the capacitive currents of the high-voltage network. The network mode with a non-disconnectable single-phase earth fault occurs in the event of a failure of the relay protection devices, as well as when the single-phase earth faults are not specially disconnected for reasons of ensuring the reliability of power supply to consumers, or to search for a fault location.
Задачей данного изобретения является повышение термической стойкости заземляющего резистора в режиме неотключаемых замыканий на землю в контролируемой высоковольтной сети.The objective of the invention is to increase the thermal stability of the grounding resistor in the mode of non-disconnectable earth faults in a controlled high-voltage network.
Поставленная задача решается благодаря тому, что устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети, содержащее заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого подключены к контролируемой высоковольтной сети и соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены между собой по схеме разомкнутый треугольник и подключены к заземляющему резистору, содержит также коммутатор и блок управления коммутатором, заземляющий резистор выполнен в виде грунтовой резисторной ячейки, состоящей из трех металлических цилиндрических электродов, размещенных в вертикальной скважине коаксиально ее оси, при этом первый и третий электроды, изготовленные из металлической сетки, размещены ниже глубины сезонного промерзания и оттаивания грунта, причем первый электрод размещен у стенки скважины, второй электрод размещен по оси скважины на всю ее глубину, выведен над поверхностью грунта и снабжен наружным электроизоляционным покрытием от своего верхнего конца до верхнего уровня первого и третьего электродов, первый и второй электроды подключены к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а коммутатор подключен между первым и третьим электродами, причем ко всем электродам присоединены токоподводы, выполненные из изолированного провода для второго и третьего электродов и неизолированного провода для первого электрода, а пространство между электродами заполнено токопроводящей средой.The problem is solved due to the fact that the device for resistive grounding of the neutral of the high-voltage network, containing a grounding transformer, the primary windings of which are connected to a controlled high-voltage network and are interconnected according to the star circuit with the grounded neutral, and the secondary windings are interconnected according to the open triangle circuit and are connected to the grounding resistor, also contains a switch and a control unit of the switch, the grounding resistor is made in the form of a soil resistor cell, consisting of three metal cylindrical electrodes placed in a vertical well coaxially with its axis, with the first and third electrodes made of metal mesh placed below the depth of seasonal freezing and thawing of the soil, the first electrode being placed near the well wall, the second electrode being placed along the well axis to its entire depth, brought out above the ground surface and provided with an external electrical insulation coating from its upper end to the upper level of the first and third electrodes, the first and second electric The electrodes are connected to the terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the switch is connected between the first and third electrodes, with all the electrodes connected to current leads made of insulated wire for the second and third electrodes and uninsulated wire for the first electrode, and the space between the electrodes is filled with a conductive medium.
Кроме того, коммутатор выполнен в виде однополюсного контактора, замыкающиеся контакты которого подключены к первому и третьему электродам грунтовой резисторной ячейки, а блок управления коммутатора содержит трансформатор тока, реле минимального тока, электромагнит привода контактора и выпрямитель, при этом входы выпрямителя подключены к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выходы подключены к электромагниту привода контактора через размыкающиеся контакты реле минимального тока, обмотка которого подключена к вторичной обмотке трансформатора тока, при этом первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно в цепи первого и второго электродов.In addition, the switch is made in the form of a single-pole contactor, the closing contacts of which are connected to the first and third electrodes of the soil resistor cell, and the control unit of the switch contains a current transformer, a minimum current relay, a contactor drive electromagnet, and a rectifier, while the inputs of the rectifier are connected to the terminals of the secondary windings a grounding transformer, and the outputs are connected to the electromagnet of the contactor drive through the opening contacts of the undercurrent relay, the winding of which is connected to orichnoy winding of the current transformer, the primary winding of the current transformer is connected in series in the circuit of the first and second electrodes.
Кроме того, коммутатор выполнен в виде двух параллельно соединенных и встречно включенных тиристоров, подключенных между первым и третьим электродами грунтовой резисторной ячейки, при этом выход блока управления коммутатора соединен с управляющим входом коммутатора, а блок управления коммутатора содержит модуль управляющего напряжения, трансформатор тока, трансреактор и релейный нуль-орган, при этом выход модуля управляющего напряжения является выходом блока управления и подключен к управляющему входу коммутатора, а рабочий вход релейного нуль-органа через трансреактор подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, при этом первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно в цепь первого и второго электродов и является токовым входом блока управления коммутатора, а тормозной вход релейного нуль-органа подключен параллельно выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора и является входом напряжения блока управления коммутатором, причем модуль управляющего напряжения содержит первый и второй развязывающие диоды и замыкающиеся контакты релейного нуль-органа, подключенные между управляющими электродами тиристоров коммутатора, при этом управляющий электрод каждого из тиристоров соединен также с катодом соответствующего развязывающего диода, а аноды развязывающих диодов подключены к катодам одноименных тиристоров, при этом релейный нуль-орган содержит первый, второй и шунтирующий резисторы, реле, диод, первый и второй конденсаторы, стабилитрон, рабочий и тормозной выпрямители, соединенные между собой по выходу по схеме на равновесие напряжений, причем положительные выводы тормозного и рабочего выпрямителей соединены между собой через первый резистор, диод, обмотку реле и второй резистор, отрицательные выводы обоих выпрямителей соединены между собой и с анодом стабилитрона, а первый и второй конденсаторы подключены соответственно к выходу тормозного и рабочего выпрямителей, при этом катод стабилитрона соединен с общей точкой первого резистора и анода диода, а шунтирующий резистор подключен к отрицательным выводам обоих выпрямителей и к общей точке второго резистора и обмотке реле, при этом вход рабочего выпрямителя является рабочим входом релейного нуль-органа и подключен к вторичной обмотке трансреактора, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке трансформатора тока, а вход тормозного выпрямителя соединен с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора.In addition, the switch is made in the form of two parallel-connected and counter-connected thyristors connected between the first and third electrodes of the soil resistor cell, while the output of the control unit of the switch is connected to the control input of the switch, and the control unit of the switch contains a control voltage module, current transformer, transreactor and a relay zero-organ, while the output of the control voltage module is the output of the control unit and is connected to the control input of the switch, and the working input is A null organ through a transreactor is connected to the secondary winding of the current transformer, while the primary winding of the current transformer is connected in series to the circuit of the first and second electrodes and is the current input of the control unit of the switch, and the brake input of the relay null organ is connected in parallel with the terminals of the secondary windings of the grounding transformer and is the voltage input of the control unit of the switch, and the control voltage module contains the first and second decoupling diodes and closing contact s of the relay zero-organ connected between the control electrodes of the thyristors of the switch, while the control electrode of each thyristor is also connected to the cathode of the corresponding decoupling diode, and the anodes of the decoupling diodes are connected to the cathodes of the thyristors of the same name, while the relay zero-organ contains the first, second and shunt resistors, relays, diode, first and second capacitors, zener diode, working and brake rectifiers, interconnected by output according to the circuit for voltage balance, and positive the outputs of the brake and working rectifiers are connected to each other through the first resistor, diode, relay coil and second resistor, the negative terminals of both rectifiers are connected to each other and to the anode of the zener diode, and the first and second capacitors are connected respectively to the output of the brake and working rectifiers, while the cathode of the zener diode connected to the common point of the first resistor and the anode of the diode, and the shunt resistor is connected to the negative terminals of both rectifiers and to the common point of the second resistor and the relay winding, while the input ochego rectifier it is a work input of relay zero body and connected to the secondary winding transreaktora whose primary winding is connected to the secondary winding of the current transformer, and the brake rectifier input coupled to the grounding terminals of the secondary windings of the transformer.
Поставленная задача решается также благодаря тому, что устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети, содержащее заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого подключены к контролируемой высоковольтной сети и соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены между собой по схеме разомкнутый треугольник и подключены к заземляющему резистору, снабжено двумя коммутаторами - первым и вторым и блоком управления коммутаторов, заземляющий резистор выполнен в виде грунтовой резисторной ячейки, состоящей из трех металлических цилиндрических электродов, размещенных в вертикальной скважине коаксиально ее оси, при этом первый электрод, изготовленный из металлической сетки, размещен ниже глубины сезонного промерзания и оттаивания грунта у стенки скважины, второй и третий электроды выведены над поверхностью грунта, при этом второй электрод размещен по оси скважины на всю ее глубину, а третий электрод, электрически изолированный от второго электрода по всей своей длине, размещен на глубине, меньшей глубины размещения первого и второго электродов, при этом первый и второй электроды подключены к выводам вторичной обмотки заземляющего трансформатора, первый коммутатор подключен между первым и третьим электродами, второй коммутатор подключен между третьим и вторым электродами, причем каждый коммутатор выполнен в виде двух параллельно соединенных и встречно включенных тиристоров, управляющие электроды которых подключены к выходу блока управления коммутаторов, при этом ко второму и третьему электродам присоединены токоподводы, выполненные изолированным проводом, а токоподвод к первому электроду выполнен неизолированным проводом, причем пространство между электродами заполнено токопроводящей средой.The problem is also solved due to the fact that the device for resistive grounding of the neutral side of the high voltage network contains a grounding transformer, the primary windings of which are connected to the controlled high voltage network and are interconnected according to the star circuit with the grounded neutral, and the secondary windings are interconnected according to the open triangle circuit and connected to the grounding resistor, equipped with two switches - the first and second and the control unit of the switches, the grounding resistor is made in the form of a resistor cell, consisting of three metal cylindrical electrodes placed in a vertical well coaxially with its axis, the first electrode made of a metal grid placed below the depth of seasonal freezing and thawing of the soil at the well wall, the second and third electrodes are brought out above the soil surface, the second electrode is placed along the axis of the well to its entire depth, and the third electrode, electrically isolated from the second electrode along its entire length, is placed at a depth less than the depth s placement of the first and second electrodes, with the first and second electrodes connected to the terminals of the secondary winding of the grounding transformer, the first switch connected between the first and third electrodes, the second switch connected between the third and second electrodes, each switch being made in the form of two parallel connected and opposite turned on thyristors, the control electrodes of which are connected to the output of the control unit of the switches, while current leads are connected to the second and third electrodes, made insulated wire, and the current supply to the first electrode is made by an uninsulated wire, and the space between the electrodes is filled with a conductive medium.
Кроме того, блок управления коммутаторов содержит первый и второй модули управляющего напряжения, выходы которых являются соответствующими выходами блока управления коммутаторов, пусковой релейный орган, первое и второе токовые реле, трансформатор тока и трансреактор, при этом вход пускового релейного органа подключен к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора и является первым входом - входом напряжения блока управления коммутаторов, а первое и второе токовые реле через трансреактор подключены к вторичной обмотке трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепи первого и второго электродов и является вторым - токовым входом блока управления, первый модуль управляющего напряжения содержит первый и второй развязывающие диоды и электрическую цепь из последовательно соединенных замыкающихся контактов второго токового реле, размыкающихся контактов первого токового реле и первых замыкающихся контактов пускового релейного органа, подключенную между управляющими электродами первого и второго тиристоров первого коммутатора, при этом к управляющим электродам первого и второго тиристоров первого коммутатора подключены катоды соответственно первого и второго развязывающих диодов, аноды которых соединены с катодами одноименных тиристоров, второй модуль управляющего напряжения содержит электрическую цепь из последовательно соединенных размыкающихся контактов второго токового реле и вторых замыкающихся контактов пускового релейного органа, которая подключена между управляющими электродами третьего и четвертого тиристоров, образующих второй коммутатор, а также содержит третий и четвертый развязывающие диоды, катоды которых подключены к управляющим электродам соответственно третьего и четвертого тиристоров, а аноды соединены с катодами одноименных тиристоров, при этом первое токовое реле содержит первый выпрямитель, вход которого подключен к вторичной обмотке трансреактора, а выход соединен с обмоткой этого реле, второе токовое реле содержит второй выпрямитель, вход которого подключен к вторичной обмотке трансреактора, а выход соединен с обмоткой этого реле, первичная обмотка трансреактора подключена к вторичной обмотке трансформатора тока, при этом пусковой релейный орган содержит баластный резистор, конденсатор, обмотку пускового релейного органа, выпрямитель, вход которого подключен к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора, а выход через баластный резистор подключен к обмотке пускового релейного органа, которая зашунтирована конденсатором.In addition, the control unit of the switches contains the first and second control voltage modules, the outputs of which are the corresponding outputs of the control unit of the switches, a starting relay body, first and second current relays, a current transformer and a transreactor, while the input of the starting relay body is connected to the terminals of the secondary grounding windings transformer and is the first input - the voltage input of the control unit of the switches, and the first and second current relays are connected through the transreactor to the secondary winding of the trans a current formatter, the primary winding of which is connected in series in the circuit of the first and second electrodes and is the second - current input of the control unit, the first control voltage module contains the first and second decoupling diodes and an electric circuit of serially connected closing contacts of the second current relay, opening contacts of the first current relay and first closing contacts of the starting relay element connected between the control electrodes of the first and second thyristors of the first switch ra, while the control electrodes of the first and second thyristors of the first switch are connected to the cathodes of the first and second decoupling diodes, respectively, the anodes of which are connected to the cathodes of the thyristors of the same name, the second control voltage module contains an electric circuit of series-connected opening contacts of the second current relay and second closing contacts of the starting a relay body that is connected between the control electrodes of the third and fourth thyristors forming the second switch OP, and also contains the third and fourth decoupling diodes, the cathodes of which are connected to the control electrodes of the third and fourth thyristors, respectively, and the anodes are connected to the cathodes of the thyristors of the same name, while the first current relay contains the first rectifier, the input of which is connected to the secondary winding of the transreactor, and the output connected to the winding of this relay, the second current relay contains a second rectifier, the input of which is connected to the secondary winding of the transreactor, and the output is connected to the winding of this relay, the primary winding of the trans the reactor is connected to the secondary winding of the current transformer, while the starting relay body contains a ballast resistor, a capacitor, a coil of the starting relay body, a rectifier, the input of which is connected to the terminals of the secondary windings of the grounding transformer, and the output through the ballast resistor is connected to the winding of the starting relay body, which is shunted capacitor.
Поставленная задача решается также благодаря тому, что устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети, содержащее заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого подключены к контролируемой высоковольтной сети и соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены между собой по схеме разомкнутый треугольник и подключены к заземляющему резистору, снабжено согласующим трансформатором, амперметром, вольтметром, переключателем, двумя коммутаторами, каждый из которых выполнен с ручным приводом, заземляющий резистор выполнен в виде грунтовой резисторной ячейки, в которой на глубине ниже глубины промерзания и оттаивания грунта размещены три горизонтально установленных и параллельно расположенных между собой, основных электрода - верхний, средний и нижний, а также три измерительных электрода - верхний, средний и нижний, каждый из которых установлен в грунтовой ячейке в одной плоскости с соответствующим основным электродом и на одинаковом расстоянии до него, все электроды выполнены из металлической сетки, причем верхний и средний основные электроды подключены к вторичным обмоткам заземляющего трансформатора, первый коммутатор подключен между нижним и средним основными электродами, второй коммутатор подключен между средним и верхним основными электродами, при этом измерительные электроды подключены к согласующему трансформатору через переключатель, амперметр и вольтметр, причем токоподводы ко всем электродам выполнены изолированным проводом, а пространство между электродами заполнено токопроводящей средой.The problem is also solved due to the fact that the device for resistive grounding of the neutral side of the high voltage network contains a grounding transformer, the primary windings of which are connected to the controlled high voltage network and are interconnected according to the star circuit with the grounded neutral, and the secondary windings are interconnected according to the open triangle circuit and connected to a grounding resistor, equipped with a matching transformer, ammeter, voltmeter, switch, two switches, each of which made with a manual drive, the grounding resistor is made in the form of a soil resistor cell, in which at a depth below the depth of freezing and thawing of the soil are three horizontally installed and parallel to each other, the main electrodes are the upper, middle and lower, as well as three measuring electrodes - the upper , middle and lower, each of which is installed in the soil cell in the same plane with the corresponding main electrode and at the same distance to it, all electrodes are made of metal mesh and, with the upper and middle main electrodes connected to the secondary windings of the grounding transformer, the first switch is connected between the lower and middle main electrodes, the second switch is connected between the middle and upper main electrodes, while the measuring electrodes are connected to the matching transformer through a switch, an ammeter and a voltmeter, moreover, the current leads to all the electrodes are made by an insulated wire, and the space between the electrodes is filled with a conductive medium.
Кроме того, токопроводящая среда представляет собой грунт естественной влажности или смесь грунта с мелкодисперсным токопроводящим порошком, например, или графитовой пылью, или коксовой пылью, или окисью цинка.In addition, the conductive medium is a soil of natural moisture or a mixture of soil with finely dispersed conductive powder, for example, or graphite dust, or coke dust, or zinc oxide.
На фиг.1 приведена схема устройства с коммутацией одной секции грунтовой резисторной ячейки с помощью однополюсного контактора.Figure 1 shows a diagram of a device with switching one section of a soil resistor cell using a single-pole contactor.
На фиг.2 приведена схема устройства с коммутацией одной секции грунтовой резисторной ячейки с помощью тиристорного коммутатора.Figure 2 shows a diagram of a device with switching one section of a soil resistor cell using a thyristor switch.
На фиг.3 приведена схема устройства с коммутацией двух секций грунтовой резисторной ячейки.Figure 3 shows a diagram of a device with switching two sections of a soil resistor cell.
На фиг.4 приведена схема устройства с ручной коммутацией секций грунтовой резисторной ячейки.Figure 4 shows a diagram of a device with manual switching sections of the soil resistor cell.
Устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети (фиг.1) содержит заземляющий трансформатор 1, имеющий пятистержневую конструкцию магнитопровода и обеспечивающий доступ к нейтрали высоковольтной сети 3-6-10-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Первичные обмотки заземляющего трансформатора соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью и подключены к сети 3-6-10-35 кВ, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. К вторичным обмоткам заземляющего трансформатора 1 подключена грунтовая резисторная ячейка, выполняющая функции заземляющего резистора. Грунтовая резисторная ячейка выполнена в виде вертикальной скважины 2, в которой размещены три электрода. Два из них - первый 3 и третий 5 - размещены на глубине ниже глубины промерзания и оттаивания грунта (т.е. деятельного слоя, на фиг.1-2 - Но) и каждый выполнен из металлической нержавеющей сетки в виде полого цилиндра. Оба электрода размещены коаксиально оси скважины и друг другу, при этом первый электрод 3 размещен около стенки скважины, а третий электрод 5 размещен между первым 3 и вторым 4 электродами. Второй электрод 4 размещен по оси скважины 2 на всю ее глубину и выполнен, например, из металлической трубы или из металлического стержня. Второй электрод 4 выведен над поверхностью грунта, его наружная поверхность снабжена электроизоляционным покрытием от верхнего конца электрода до верхнего уровня размещения первого и третьего электродов. Пространство между электродами заполнено токопроводящей средой, представляющей собой грунт естественной влажности или смесь грунта с мелкодисперсным токопроводящим порошком, например графитовой или коксовой пылью или окисью цинка. Между первым 3 и третьим 5 электродами подключены замыкающиеся контакты 6 однополюсного контактора, снабженного блоком управления 7. Блок управления 7 контактора содержит трансформатор тока 8, первичная обмотка которого включена последовательно в цепи первого электрода 3, вторичной обмотки заземляющего трансформатора 1 и второго электрода 4. К вторичной обмотке трансформатора тока 8 подключена обмотка реле минимального тока 9, размыкающиеся контакты 10 которого включены последовательно с выпрямителем 11 и электромагнитом 12 привода контактора. Вход выпрямителя 11 подключен к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1. Токоподводы для второго 4 и третьего 5 электродов выполнены из изолированного провода, а токоподвод для первого электрода 3 выполнен из неизолированного провода.A device for resistive grounding of the neutral of a high-voltage network (Fig. 1) contains a grounding transformer 1 having a five-core magnetic circuit design and providing access to the neutral of a high-voltage network of 3-6-10-35 kV with isolated or compensated neutral. The primary windings of the grounding transformer are interconnected by a star circuit with a grounded neutral and connected to a 3-6-10-35 kV network, and the secondary windings are connected by an open triangle circuit. To the secondary windings of the grounding transformer 1 is connected a ground resistor cell that performs the functions of a grounding resistor. The soil resistor cell is made in the form of a
В устройстве для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети (фиг.2) между первым 3 и третьим 5 электродами подключен коммутатор 13, снабженный блоком управления 7 коммутатором. Коммутатор 13 содержит два тиристора - первый 14 и второй 15, которые соединены между собой параллельно-встречно. Вывод блока управления 7 коммутатора соединен с управляющим входом коммутатора 13. Блок управления 7 коммутатора содержит модуль управляющего напряжения 16, трансформатор тока 8, трансреактор 17 и релейный нуль-орган 18. Рабочий вход релейного нуль-органа 18 через трансреактор 17 подключен к вторичной обмотке трансформатора тока 8. Первичная обмотка трансформатора тока 8 включена последовательно в цепь первого 3 и второго 4 электродов и является токовым входом блока управления 7 коммутатором. Тормозной вход релейного нуль-органа 18 подключен параллельно выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 и является входом напряжения блока управления 7 коммутатора. Модуль управляющего напряжения 16 содержит первый 19 и второй 20 развязывающие диоды и замыкающиеся контакты 21 релейного нуль-органа 18, подключеные между управляющими электродами первого 14 и второго 15 тиристоров коммутатора 13. Кроме того, управляющий электрод первого тиристора 14 соединен с катодом первого развязывающего диода 19, а управляющий электрод второго тиристора 15 соединен с катодом второго развязывающего диода 20. Аноды развязывающих диодов 19 и 20 подключены к катодам одноименных тиристоров. Релейный нуль-орган 18 содержит рабочий 22 и тормозной 23 выпрямители, соединенные между собой по выходу по схеме на равновесие напряжений, первый 24, второй 25 резисторы, шунтирующий резистор 26, обмотку реле 27, диод 28, первый 29 и второй 30 конденсаторы и стабилитрон 31. Положительные выводы рабочего 22 и тормозного 23 выпрямителей соединены между собой через первый резистор 24, диод 28, обмотку реле 27 и второй резистор 25. Отрицательные выводы обоих выпрямителей соединены между собой и с анодом стабилитрона 31. Первый конденсатор 29 подключен к выходу тормозного выпрямителя 23, второй конденсатор 30 подключен к выходу рабочего выпрямителя 22. Катод стабилитрона 31 соединен с общей точкой первого резистора 24 и анода диода 28. Шунтирующий резистор 26 подключен к отрицательным выводам обоих выпрямителей и общей точке второго резистора 25 и обмотки реле 27. Вход рабочего выпрямителя 22 является рабочим входом релейного нуль-органа 18 и подключен к вторичной обмотке трансреактора 17, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке трансформатора тока 8. Вход тормозного выпрямителя 23 соединен с выводами вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1.In the device for resistive grounding neutral high-voltage network (figure 2) between the first 3 and third 5 electrodes connected to the
Устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети (фиг.3) содержит заземляющий трансформатор 1, имеющий пятистержневую конструкцию магнитопровода и обеспечивающий доступ к нейтрали высоковольтной сети 3-6-10-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Первичные обмотки заземляющего трансформатора соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью и подключены к сети 3-6-10-35 кВ, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. К вторичным обмоткам заземляющего трансформатора 1 подключена грунтовая резисторная ячейка, выполняющая функции заземляющего резистора. Грунтовая резисторная ячейка выполнена в виде вертикальной скважины 2, в которой коаксиально ее оси размещены три электрода. Первый электрод 3 выполнен в виде полого цилиндра из металлической нержавеющей сетки и размещен около стенки скважины на глубине ниже глубины промерзания и оттаивания грунта (т.е. деятельного слоя, на фиг.3 - Н0). Второй электрод 4 размещен по оси скважины 2 на всю ее глубину и выполнен или из металлической трубы, или из металлического стержня. Третий электрод 5 выполнен из металлической трубы и установлен между первым 3 и вторым 4 электродами. По всей своей длине третий электрод 5 электрически изолирован от второго электрода 4 и размещен на глубине, меньшей глубины размещения первого 3 и второго 4 электродов. Второй 4 и третий 5 электроды выведены над поверхностью грунта и к ним присоединены токоподводы, выполненные изолированным проводом. К первому электроду 3 присоединен токоподвод, выполненный неизолированным проводом. Пространство между электродами заполнено токопроводящей средой. Устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети снабжено двумя коммутаторами - первым 34, подключенным между первым 3 и третьим 5 электродами, и вторым 35, подключенным между третьим 5 и вторым 4 электродами. Каждый из коммутаторов 34 и 35 выполнен в виде двух параллельно соединенных и встречно включенных тиристоров. Первый коммутатор 34 содержит первый 36 и второй 37 тиристоры, а второй коммутатор 35 содержит третий 38 и четвертый 39 тиристоры. Оба коммутатора снабжены общим для них блоком управления 7, содержащим первый 40 и второй 41 модули управляющего напряжения, выходы которых являются соответствующими выходами блока управления. Блок управления 7 содержит также пусковой релейный орган 42, первое 43 и второе 44 токовые реле, трансформатор тока 8 и трансреактор 17. Вход пускового релейного органа 42 подключен к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 и к первому 3 и второму 4 электродам и является первым входом - входом напряжения блока управления 7. Первое 43 и второе 44 токовые реле через трансреактор 18 подключены к вторичной обмотке трансформатора тока 8, первичная обмотка которого включена последовательно в цепи первого 3 и второго 4 электродов и является вторым - токовым входом блока управления 7. Пусковой релейный орган 42 содержит выпрямитель 45, вход которого подключен к выводам вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, а выход - через баластный резистор 46 подключен к обмотке 47 пускового релейного органа 42, которая зашунтирована конденсатором 48. Первый модуль управляющего напряжения 40 содержит электрическую цепь из последовательно соединенных замыкающихся контактов 49 второго токового реле 44, размыкающихся контактов 50 первого токового реле 43 и первых замыкающихся контактов 51 пускового релейного органа 42, которая подключена между управляющими электродами первого 36 и второго 37 тиристоров, образующих первый коммутатор 34. Кроме того, первый модуль управляющего напряжения 40 содержит первый 52 и второй 53 развязывающие диоды. К управляющему электроду первого тиристора 36 подключен катод первого развязывающего диода 52, а к управляющему электроду второго тиристора 37 подключен катод второго развязывающего диода 53, аноды первого 52 и второго 53 развязывающих диодов соединены с катодами одноименных тиристоров. Второй модуль управляющего напряжения 41 содержит электрическую цепь из последовательно соединенных размыкающихся контактов 54 второго токового реле 44 и вторых замыкающихся контактов 55 пускового релейного органа 42, которая подключена к управляющим электродам третьего 38 и четвертого 39 тиристоров, образующих второй коммутатор 35. Кроме того, второй модуль управляющего напряжения 41 содержит третий 56 и четвертый 57 развязывающие диоды, катоды которых подключены к управляющим электродам соответственно третьего 38 и четвертого 39 тиристоров, а аноды соединены с катодами одноименных тиристоров. Первое токовое реле 43 содержит первый выпрямитель 58, вход которого подключен к вторичной обмотке трансреактора 17, а выход соединен с обмоткой 59 этого реле. Второе токовое реле 44 содержит второй выпрямитель 60, вход которого подключен к вторичной обмотке трансреактора 17, а выход соединен с обмоткой 61 этого реле.A device for resistive grounding of the neutral of a high-voltage network (Fig. 3) contains a grounding transformer 1 having a five-core magnetic circuit design and providing access to the neutral of a high-voltage network of 3-6-10-35 kV with isolated or compensated neutral. The primary windings of the grounding transformer are interconnected by a star circuit with a grounded neutral and connected to a 3-6-10-35 kV network, and the secondary windings are connected by an open triangle circuit. To the secondary windings of the grounding transformer 1 is connected a ground resistor cell that performs the functions of a grounding resistor. The soil resistor cell is made in the form of a
Устройство для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети (фиг.4) содержит заземляющий трансформатор 1, первичные обмотки которого соединены между собой по схеме звезда с заземленной нейтралью и подключены к контролируемой сети 3-6-10-35 кВ, а вторичные обмотки соединены между собой по схеме разомкнутый треугольник и подключены к заземляющему резистору, выполненному в виде грунтовой резисторной ячейки. На глубине ниже глубины промерзания и оттаивания грунта (т.е. деятельного слоя, на фиг.4 - Но) размещены три горизонтально установленных и параллельно расположенных между собой, основных электрода - верхний 62, средний 63 и нижний 64 и три измерительных электрода - верхний 65, средний 66 и нижний 67. Каждый измерительный электрод установлен в грунтовой ячейке в одной плоскости с соответствующим основным электродом и на одинаковом расстоянии до него. Все электроды выполнены из металлической сетки. Верхний 62 и средний 63 основные электроды подключены к вторичным обмоткам заземляющего трансформатора 1. Измерительные электроды через переключатель 68, амперметр 69, вольтметр 70 подключены к согласующему трансформатору 71. Между средним 63 и нижним 64 основными электродами подключен первый коммутатор 72 с ручным приводом, а между средним 63 и верхним 62 основными электродами подключен второй коммутатор 73 с ручным приводом. Токоподводы ко всем электродам выполнены изолированным проводом. Пространство между электродами заполнено токопроводящей средой. Токопроводящая среда представляет собой грунт естественной влажности или смесь грунта с мелкодисперсным токопроводящим порошком, например, или графитовой пылью, или коксовой пылью, или окисью цинка.A device for resistive grounding of the neutral of a high voltage network (Fig. 4) contains a grounding transformer 1, the primary windings of which are interconnected according to the star circuit with a grounded neutral and connected to a controlled network of 3-6-10-35 kV, and the secondary windings are interconnected by the circuit is an open triangle and connected to a grounding resistor made in the form of a ground resistor cell. At a depth below the depth of freezing and thawing of the soil (i.e. the active layer, Fig. 4 - H o ), three horizontally installed and parallel to each other are placed, the main electrodes are the top 62, middle 63 and bottom 64 and three measuring electrodes - upper 65, middle 66 and lower 67. Each measuring electrode is installed in the soil cell in the same plane with the corresponding main electrode and at the same distance to it. All electrodes are made of metal mesh. The upper 62 and middle 63 main electrodes are connected to the secondary windings of the grounding transformer 1. The measuring electrodes are connected via a switch 68, an ammeter 69, a
Устройство работает следующим образом. Включение заземляющего резистора в разомкнутый треугольник вторичных обмоток заземляющего трансформатора с пятистержневой конструкцией магнитопровода и с включением первичных обмоток по схеме звезда с заземленной нейтралью позволяет изменить режим сети 3-6-10-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью на режим резистивного заземления нейтрали. При резистивном заземлении нейтрали сети 3-6-10-35 кВ с включением в нейтраль заземляющего трансформатора активного сопротивления изменяется характер переходного процесса при однофазных дуговых замыканиях на землю в сети и происходит ограничение импульсных перенапряжений до безопасного для изоляции сети и электрооборудования уровня. При однофазном замыкании на землю в сети 3-6-10-35 кВ на разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 появляется напряжение нулевой последовательности (величина определяется коэффициентом трансформации заземляющего трансформатора, а также полнотой замыкания на землю) и через грунтовую резисторную ячейку протекает ток. Величина этого тока определяется как степенью полноты замыкания на землю в сети, так и активным сопротивлением грунта между электродами грунтовой резисторной ячейки. Активное сопротивление грунтовой резисторной ячейки определяется множеством факторов, важнейшими из которых являются:The device operates as follows. The inclusion of a grounding resistor in an open triangle of the secondary windings of a grounding transformer with a five-core design of the magnetic circuit and with the inclusion of primary windings according to the star circuit with a grounded neutral allows you to change the network mode 3-6-10-35 kV with isolated or compensated neutral to the resistive grounding neutral. With resistive grounding of the neutral of a 3-6-10-35 kV network with the inclusion of an active resistance grounding transformer in the neutral, the nature of the transition process changes with single-phase arc faults to the ground in the network and the surge voltage is limited to a level safe for isolation of the network and electrical equipment. With a single-phase earth fault in a 3-6-10-35 kV network, a zero-sequence voltage appears on the open triangle of the secondary windings of the grounding transformer 1 (the value is determined by the transformation coefficient of the grounding transformer, as well as the completeness of the ground fault) and current flows through the soil resistor cell. The magnitude of this current is determined both by the degree of completeness of the earth fault in the network, and by the active resistance of the soil between the electrodes of the soil resistor cell. The resistance of the soil resistor cell is determined by many factors, the most important of which are:
- структура и состав грунта (глина, песок, горная порода и др.);- soil structure and composition (clay, sand, rock, etc.);
- влажность грунта;- soil moisture;
- значение рН (водородный показатель) почвенного электролита;- pH value (hydrogen index) of the soil electrolyte;
- концентрация солей в почвенном электролите;- concentration of salts in the soil electrolyte;
- сезонные изменения влажности грунта;- seasonal changes in soil moisture;
- величина площади поверхности контакта электродов с грунтом;- the value of the surface area of contact of the electrodes with the soil;
- расстояние между электродами.- the distance between the electrodes.
Поскольку удельное сопротивление сухого грунта превышает 103 Ом·м, а удельное сопротивление влажного грунта в среднем меньше 10 Ом·м (в зависимости от рН почвенного электролита), то проводимость грунтовой резисторной ячейки во влажных грунтах имеет природу и характер ионной проводимости. При этом для определенной влажности грунта (превышающей 25-30%) его удельное электрическое сопротивление практически не изменяется при изменении влажности. Такая характеристика имеет место на глубине ниже глубины промерзания и оттаивания грунта (для умеренной климатической зоны это глубина свыше 1-1,5 м). На этой глубине отсутствует сезонное изменение рН почвенного электролита, поэтому активное сопротивление межэлектродной среды для влажного грунта практически неизменно.Since the resistivity of dry soil exceeds 10 3 Ohm · m, and the resistivity of wet soil is on average less than 10 Ohm · m (depending on the pH of the soil electrolyte), the conductivity of the soil resistor cell in wet soils has the nature and character of ionic conductivity. At the same time, for a certain soil moisture (exceeding 25-30%), its specific electrical resistance practically does not change with a change in humidity. This characteristic takes place at a depth below the depth of freezing and thawing of the soil (for a temperate climate zone, this depth is over 1-1.5 m). At this depth, there is no seasonal change in the pH of the soil electrolyte; therefore, the active resistance of the interelectrode medium for wet soil is almost unchanged.
Сезонные изменения влажности (следовательно, и активного сопротивления межэлектродной токопроводящей среды) возможны в песчаных и каменистых грунтах. В этом случае между электродами создается специальная токопроводящая среда. В качестве токопроводящей среды используется смесь грунта или с графитовым или коксовым мелкодисперсным порошком. Возможны и другие составы межэлектродной токопроводящей среды. В этом случае характер проводимости грунтовой резисторной ячейки изменяется, т.к. вместе с ионной проводимостью (благодаря влажности грунта, которая не может быть равна нулю в реальном грунте на рассматриваемой глубине) возникает и электронная проводимость (благодаря токопроводящим свойствам графитового или коксового порошка). Для получения нелинейной вольт-амперной характеристики активного сопротивления грунтовой резисторной ячейки в токопроводящую среду вводится определенное количество окиси цинка. Нелинейная вольт-амперная характеристика активного сопротивления является предпочтительной при сооружении грунтовой резисторной ячейки в многолетнемерзлых грунтах.Seasonal changes in humidity (therefore, the active resistance of the interelectrode conductive medium) are possible in sandy and rocky soils. In this case, a special conductive medium is created between the electrodes. As a conductive medium, a mixture of soil is used either with graphite or coke fine powder. Other compositions of the interelectrode conductive medium are also possible. In this case, the conductivity of the soil resistor cell changes, because Together with ionic conductivity (due to soil moisture, which cannot be zero in real soil at the considered depth), electronic conductivity also arises (due to the conductive properties of graphite or coke powder). To obtain a non-linear current-voltage characteristic of the active resistance of the soil resistor cell, a certain amount of zinc oxide is introduced into the conductive medium. A non-linear current-voltage characteristic of active resistance is preferred when constructing a soil resistor cell in permafrost soils.
Для обеспечения коррозионной стойкости электродов и свободной миграции почвенного электролита через межэлектродную токопроводящую среду электроды выполнены в виде сетки из нержавеющего металла или покрыты нержавеющим металлом. Тепло, выделяемое при работе устройства (при однофазном замыкании на землю в сети 3-6-10-35 кВ), отводится в слои грунта, примыкающие к грунтовой резисторной ячейке, поэтому термическая стойкость ячейки обеспечивается на любом желаемом уровне. Например, при мощности резисторной установки 30 кВт (это соответствует токам однофазного замыкания на землю в сети 10 кВ на уровне 7-10 А) за счет значительных размеров и массы нагреваемой токопроводящей среды (300-500 кг), находящейся на глубине 1,5-2,0 м, превышение температуры межэлектродной токопроводящей среды не достигает значения 15-20°С в течение 40-50 часов. В этом случае при таком превышении температуры не происходят необратимые изменения в структуре и свойствах (величина активного сопротивления) межэлектродной токопроводящей среды. Для исключения неравномерного нагрева и перегрева отдельных участков грунтовой резисторной ячейки необходимо поддерживать постоянную по площади электродов плотность тока, соответственно постоянную величину напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве. Это обеспечивается за счет размещения в грунте электродов на одинаковом расстоянии друг от друга (в схемах фиг.1-3 размещение электродов концентрическое). Укладка электродов в грунте осуществляется по специальной технологии с применением специальной оснастки, оборудования и инструментов.To ensure the corrosion resistance of the electrodes and the free migration of soil electrolyte through the interelectrode conductive medium, the electrodes are made in the form of a grid of stainless metal or coated with stainless metal. The heat generated during operation of the device (with a single-phase earth fault in a 3-6-10-35 kV network) is removed to the soil layers adjacent to the soil resistor cell, therefore, the thermal resistance of the cell is provided at any desired level. For example, with a resistor installation power of 30 kW (this corresponds to a single-phase earth fault current in a 10 kV network at a level of 7-10 A) due to the significant size and mass of the heated conductive medium (300-500 kg), located at a depth of 1.5- 2.0 m, the temperature rise of the interelectrode conductive medium does not reach a value of 15-20 ° C for 40-50 hours. In this case, with such an excess of temperature, irreversible changes in the structure and properties (value of active resistance) of the interelectrode conductive medium do not occur. To eliminate uneven heating and overheating of individual sections of the soil resistor cell, it is necessary to maintain a constant current density over the area of the electrodes, respectively, a constant value of the electric field strength in the interelectrode space. This is achieved by placing electrodes in the soil at the same distance from each other (in the circuits of Figs. 1-3, the placement of the electrodes is concentric). Electrode laying in the ground is carried out according to a special technology with the use of special equipment, equipment and tools.
Таким образом, грунтовая резисторная ячейка обладает термической стойкостью при длительных однофазных замыканиях на землю в высоковольтных сетях. Этот режим сети возникает при устранении замыканий на землю и может использоваться также при поиске мест замыкания на землю.Thus, the soil resistor cell has thermal stability during prolonged single-phase earth faults in high-voltage networks. This network mode occurs when troubleshooting earth faults and can also be used when searching for earth fault locations.
В схеме (фиг.1) с коммутацией одной из двух секций грунтовой резисторной ячейки последняя содержит три электрода, а замыкающийся контакт 6 контактора может шунтировать первый 3 и второй 4 электроды. Секция грунтовой резисторной ячейки образуется токопроводящей средой между электродами 4 и 3, а также между электродами 4 и 5. На фиг.1 пунктиром обозначены эквивалентные активные сопротивления секций грунтовой резисторной ячейки.In the circuit (figure 1) with the switching of one of the two sections of the soil resistor cell, the latter contains three electrodes, and the closing contact 6 of the contactor can bypass the first 3 and second 4 electrodes. The section of the soil resistor cell is formed by the conductive medium between the
В нормальном режиме, когда влажность грунта одинакова по высоте грунтовой резисторной ячейки, активное сопротивление, подключаемое к разомкнутому треугольнику вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, определяется сопротивлением грунта между 3 и 4 электродами. При возникновении в контролируемой сети 3-6-10-35 кВ однофазного замыкания на землю ток нулевой последовательности проходит через грунтовую резисторную ячейку в токопроводящей среде между электродами 3 и 4, т.е. протекание тока ограничено зоной грунтовой резисторной ячейки.In normal mode, when the soil moisture is the same in height of the soil resistor cell, the active resistance connected to the open triangle of the secondary windings of the grounding transformer 1 is determined by the resistance of the soil between 3 and 4 electrodes. When a single-phase earth fault occurs in a controlled network of 3-6-10-35 kV, a zero-sequence current passes through an earth resistor cell in a conductive medium between
При металлическом однофазном замыкании на землю в сети 3-6-10-35 кВ ток нулевой последовательности, проходящий через электроды 3 и 4, обеспечивает срабатывание реле минимального тока 9, контакты которого 10 блокируют срабатывание однополюсного контактора и замыкание его контактов 6. Наличие выдержки времени на замыкание контактов 6 исключает возникновение бросков тока в момент возникновения замыкания на землю в сети. Если возникшее однофазное замыкание на землю неполно (через переходное сопротивление или дугу), ток через грунтовую резисторную ячейку недостаточен для срабатывания реле минимального тока 9. В этом случае его контакты 10 замыкаются и с выдержкой времени (примерно 50-100 мс) замыкаются контакты 6 однополюсного контактора, которые замыкают между собой третий 5 и первый 3 электроды, сопротивление грунтовой резисторной ячейки в этом случае уменьшается и определяется активным сопротивлением грунта между 5 и 4 электродами. После шунтирования электродов 3 и 5 ток нулевой последовательности возрастает, но реле минимального тока 9 не срабатывает, поскольку уставка тока срабатывания этого реле отстроена от этого режима, благодаря выбору реле с низким коэффициентом возврата. Выдержка времени срабатывания однополюсного контактора (замыкание контактов 6) обеспечивается конструкцией магнитной системы контактора. Для этого в разных конструкциях контакторов применяется либо массивный медный экран, либо короткозамкнутая вспомогательная обмотка.With a metal single-phase earth fault in a 3-6-10-35 kV network, a zero-sequence current passing through
Аналогичным образом работает устройство при сезонных колебаниях удельного сопротивления грунта в межэлектродном пространстве, что характерно для песчаных и каменистых грунтов. Но в этом случае целесообразно заполнить межэлектродное пространство специальным токопроводящим грунтом на основе смеси грунта, например, или с графитовым, или коксовым порошком, или окисью цинка. Для резисторной ячейки с токопроводящей средой на основе смеси грунта с одним из перечисленных компонентов проводимость ячейки должна определяться электронной проводимостью, а не ионной. Это позволит стабилизировать сопротивление грунтовой резисторной ячейки независимо от возможного изменения влажности грунта.Similarly, the device works with seasonal variations in the resistivity of the soil in the interelectrode space, which is typical for sandy and rocky soils. But in this case, it is advisable to fill the interelectrode space with a special conductive soil based on a mixture of the soil, for example, either with graphite, or coke powder, or zinc oxide. For a resistor cell with a conductive medium based on a mixture of soil with one of the listed components, the conductivity of the cell should be determined by electronic conductivity, not ionic. This will stabilize the resistance of the soil resistor cell, regardless of the possible changes in soil moisture.
При первоначальной наладке грунтовой резисторной ячейки измеряются фактические значения активных сопротивлений между электродами 3-4, 3-5, 4-5. Поэтому в зависимости от фактического значения активного сопротивления секций первоначальное подключение контактов 6 однополюсного контактора может быть осуществлено как между электродами 3-4 (как на фиг.1), так и между электродами 5-4. Второй электрод 4 установлен на всю глубину скважины и этим обеспечивается равномерное распределение электрического поля, а также размещение активной части резисторной ячейки (та часть, по которой протекает ток) на возможно большую глубину для создания более благоприятных условий по стабильности влажности грунта и по тепловому режиму.During the initial adjustment of the soil resistor cell, the actual values of the active resistances between the electrodes 3-4, 3-5, 4-5 are measured. Therefore, depending on the actual value of the active resistance of the sections, the initial connection of the contacts 6 of a single-pole contactor can be made both between the electrodes 3-4 (as in FIG. 1), and between the electrodes 5-4. The second electrode 4 is installed to the entire depth of the well and this ensures uniform distribution of the electric field, as well as placing the active part of the resistor cell (the part along which the current flows) to the greatest possible depth to create more favorable conditions for soil moisture stability and thermal conditions.
В схеме устройства с коммутацией грунтовой резисторной ячейки с помощью тиристорного коммутатора (фиг.2) ступенчатое изменение активного сопротивления заземляющего резистора в цепи разомкнутого треугольника заземляющего трансформатора 1 в функции тока нулевой последовательности осуществляет релейный нуль-орган 18. При высоком значении тока через грунтовую резисторную ячейку (при металлическом замыкании на землю в высоковольтной сети) релейный нуль-орган 18 находится в равновесии (ток через обмотку реле 27 отсутствует) и контакт 21 разомкнут. Равновесие схемы обеспечивается тем, что тормозное напряжение стабилизировано стабилитроном 31, а изменяется лишь напряжение на выходе рабочего выпрямителя 23, которое пропорционально току нулевой последовательности благодаря согласованию тока в цепи грунтовой резисторной ячейки с помощью трансреактора 17 и трансформатора тока 8. При снижении тока нулевой последовательности напряжение на выходе выпрямителя 23 уменьшается и нарушается равновесие релейного нуль-органа, напряжение на стабилитроне 31 становится выше напряжения на резисторе 26, через обмотку 27 протекает ток и замыкаются контакты 21. Наличие выдержки времени замыкания контактов 21 обеспечивает отсутствие бросков тока нулевой последовательности в первый момент возникновения в сети однофазного замыкания на землю. При замыкании контактов 21 открываются тиристоры 15 и 14 коммутатора 13 и первый электрод 3 электрически соединяется с третьим электродом 5. Сопротивление грунтовой резисторной ячейки снижается (за счет уменьшения межэлектродного расстояния грунтовой резисторной ячейки) и восстанавливается прежнее значение тока нулевой последовательности (и соответственно ток однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети). Для того чтобы избежать автоколебаний при работе коммутатора, в релейном нуль-органе используется реле с низким коэффициентом возврата (менее 0,5). На схеме фиг.2 пунктиром обозначены эквивалентные активные сопротивления секций грунтовой резисторной ячейки. Работа коммутатора 13 обеспечивает поддержание тока нулевой последовательности (соответственно тока замыкания на землю в высоковольтной сети) на заданном уровне независимо от полноты замыкания на землю и активного сопротивления грунтовой резисторной ячейки. В случае применения в грунтовой резисторной ячейке 2 специальной токопроводящей среды на основе смеси грунта с графитовым или коксовым порошком ток срабатывания релейного нуль-органа отстраивается от тока, обусловленного ионной проводимостью грунта. Этот режим характерен при резких сезонных колебаниях влажности межэлектродного грунта.In the circuit of the device with the switching of the soil resistor cell using the thyristor switch (Fig. 2), a step change in the resistance of the grounding resistor in the open triangle circuit of the grounding transformer 1 as a function of the zero-sequence current is carried out by the relay zero-
В схеме устройства для резистивного заземления нейтрали высоковольтной сети (фиг.3) с помощью первого коммутатора 34 шунтируются второй 4 и третий 5 электроды грунтовой резисторной ячейки. В этом случае в работе остается участок грунта между вторым 4 и первым 3 электродами. Этот режим возникает при снижении тока нулевой последовательности из-за неполноты замыкания на землю в высоковольтной сети, или из-за снижения проводимости (из-за снижения влажности) грунта в межэлектродном пространстве, что вызывает срабатывание первого токового реле 43 (первое 43 и второе 44 токовые реле - это реле минимального тока). При этом замыкаются его контакты 49 и первый коммутатор 34 активируется, поскольку остаются замкнутыми размыкающиеся контакты 50 второго токового реле 44 и первые замыкающиеся контакты 51 пускового релейного органа 42. При активации первого коммутатора 34 шунтируются электроды 4, 5 и сопротивление грунтовой резисторной ячейки снижается, ток нулевой последовательности (соответственно ток замыкания на землю в высоковольтной сети) возрастает. Однако этот рост тока не вызывает повторное срабатывание первого токового реле 43 из-за низкого коэффициента возврата этого реле и автоколебания тока нулевой последовательности не возникают. При дальнейшем снижении тока однофазного замыкания на землю из-за неполноты этого замыкания или из-за снижения проводимости грунта в межэлектродном пространстве (или нахождения места замыкания на землю внутри обмоток электродвигателей или трансформаторов, подключенных к высоковольтной сети) происходит срабатывание второго токового реле 44 (это реле также является реле минимального тока и имеет низкий коэффициент возврата), размыкаются его контакты 49 и замыкаются его контакты 54. В этом случае отключается от электродов 5-4 первый коммутатор 34 (его тиристоры 36 и 37 запираются) и активируется второй коммутатор 35. Поскольку электроды 5-4 зашунтированы вторым коммутатором 35, то в работе остается участок грунта между электродами 3-5 и 3-4, в результате чего сопротивление грунтовой резисторной ячейки еще больше уменьшается. После этого ток нулевой последовательности (соответственно ток замыкания на землю в высоковольтной сети) восстанавливается на прежнем уровне, автоколебаний тока в высоковольтной сети не возникает. Одновременное срабатывание первого 34 и второго 35 коммутаторов невозможно (следовательно, невозможен режим короткого замыкания вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1), поскольку имеется взаимная блокировка срабатывания тиристоров 36-37 и 38-39 контактами 49 и 54 одного и того же реле - второго токового реле 44. Данный алгоритм управления коммутаторами 34 и 35 позволяет поддерживать заданный ток замыкания на землю в высоковольтной сети при изменении в широком диапазоне активного сопротивления грунта, а также при изменении степени полноты однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети. Термическая стойкость грунтовой резисторной ячейки обеспечивается за счет ее значительных размеров и веса нагреваемой межэлектродной токопроводящей среды, а также интенсивной теплоотдачей в окружающий грунт. Третий электрод 5 обеспечивает ступень регулирования проводимости грунтовой резисторной ячейки в режиме, когда проводимость токопроводящей среды между первым 3 и вторым 4 электродами недостаточна для обеспечения требуемого тока замыкания на землю в сети. Поэтому глубина размещения третьего электрода выбирается меньше глубины размещения первого 3 и второго 4 электродов. Этим обеспечиваются стабильные расчетные геометрические размеры данного участка грунтовой резисторной ячейки.In the circuit of the device for resistive grounding of the neutral of the high-voltage network (Fig. 3), the second 4 and third 5 electrodes of the soil resistor cell are shunted using the
Конструктивные особенности грунтовой резисторной ячейки по фиг.1-2 допускают ее работу только в составе резисторной установки с одноступенчатым регулированием сопротивления. Это связано с взаимным размещением электродов 3 и 5. Грунтовая резисторная ячейка по фиг.3 предназначена для работы в составе грунтовой резисторной установки с двухступенчатым регулированием сопротивления.The design features of the soil resistor cell of FIGS. 1-2 allow it to work only as part of a resistor installation with a single-stage resistance control. This is due to the mutual placement of the
В схеме устройства с ручной коммутацией (фиг.4) секций грунтовой резисторной ячейки контроль активного сопротивления грунта в резисторной ячейке осуществляется с помощью трех измерительных электродов 65, 66 и 67. Согласующий трансформатор 71 обеспечивает величину напряжения на измерительных электродах равной напряжению на разомкнутом треугольнике вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1 при металлическом однофазном замыкании на землю в высоковольтной сети. Этим обеспечивается пропорциональность измеренным сопротивлениям (с помощью амперметра 69 и вольтметра 70) токопроводящей среды в межэлектродном пространстве измерительных и основных (62, 63 и 64) электродов, а также учитывается возможная нелинейность активного сопротивления межэлектродной токопроводящей среды. С помощью переключателя 69 напряжение с согласующего трансформатора 71 подается на соответствующую пару измерительных электродов и осуществляется измерение активного сопротивления этих цепей. В зависимости от результата измерения активного сопротивления вручную осуществляют коммутацию коммутаторов 72 и 73. Схема не позволяет автоматически поддерживать заданное значение тока однофазного замыкания на землю. Но ввиду ее простоты она целесообразна в случае относительно высоких значений (10-40 А) первичного тока замыкания на землю. Вместе с тем, схема позволяет прогнозировать и устанавливать максимальное значение тока однофазного замыкания на землю при непредвиденных изменениях активного сопротивления межэлектродного грунта. Эти работы проводятся периодически в рамках мероприятий по техническому обслуживанию. Кроме того, электробезопасность и стабильность проводимости грунтовой резисторной ячейки обеспечивается тем, что второй 4 электрод на фиг.1-3 и третий 5 электрод на фиг.3 выведены над поверхностью грунта и имеют электроизоляционное покрытие. Для компенсации влияния активного сопротивления самих металлических электродов 62, 63 и 64 на равномерность распределения плотности тока через межэлектродный грунт подключение вторичных обмоток заземляющего трансформатора 1, а также коммутаторов может осуществляться к противоположным концам электродов. Для этого токоподводы всех электродов должны быть сделаны изолированными проводами с двух концов, что обусловлено требованиями электробезопасности и обеспечения расчетных характеристик заземляющего резистора. Выбор схем устройств (по фиг.1-4) должен осуществляться в зависимости от геохимических характеристик грунта в месте сооружения грунтовой резисторной ячейки, а также в зависимости от желаемых значений токов однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети и типа заземляющего трансформатора - с непосредственным доступом к нейтрали сети, или доступ через разомкнутый треугольник вторичных обмоток.In the scheme of the device with manual switching (Fig. 4) of the sections of the soil resistor cell, the resistance of the soil in the resistor cell is controlled by three measuring
Схемы устройства (фиг.1-4) адаптированы к изменению конфигурации первичной схемы сети 3-6-10-35 кВ. Например, при объединении двух секций шин питающей подстанции с целью сохранения прежнего (до объединения шин) значения тока однофазного замыкания на землю в каждой резисторной ячейке используются электроды 3-4 (вместо 4-5 до режима объединения шин). При этом переключение электродов грунтовых резисторных ячеек при изменении конфигурации высоковольтной сети может осуществляться с помощью различных коммутационных аппаратов (контакторы, автоматические выключатели, рубильники) вручную или автоматически.The device circuits (Figs. 1-4) are adapted to change the configuration of the primary network circuit of 3-6-10-35 kV. For example, when combining two sections of busbars of a power substation in order to maintain the same (before combining the busbars) current value of a single-phase earth fault in each resistor cell, electrodes 3-4 are used (instead of 4-5 before the mode of busbar combination). In this case, the switching of the electrodes of the soil resistor cells when changing the configuration of the high-voltage network can be carried out using various switching devices (contactors, circuit breakers, circuit breakers) manually or automatically.
Конструктивно в грунтовой резисторной ячейке по фиг.1-2 третий электрод 5, исходя из требуемых значений сопротивления, может быть изготовлен из металлической сетки с размером ячеек и высотой, отличающимися от аналогичных параметров первого электрода 3. Соотношения и сами геометрические размеры электродов определяются расчетным путем по специальной методике.Structurally, in the soil resistor cell of FIGS. 1-2, the
Для получения большого количества ступеней регулирования сопротивления (например, 6 ступеней) резисторные ячейки по фиг.1-3 могут быть конструктивно объединены. Практически это реализуется путем установки еще одного сетчатого электрода цилиндрической формы между первым 3 и третьим 5 электродами. Эти конструктивные изменения грунтовой резисторной ячейки позволяют выбирать желаемый режим заземления нейтрали сети с любым значением активного тока замыкания на землю.To obtain a large number of resistance control stages (for example, 6 steps), the resistor cells of FIGS. 1-3 can be structurally combined. In practice, this is achieved by installing another mesh electrode of a cylindrical shape between the first 3 and third 5 electrodes. These structural changes of the soil resistor cell allow you to select the desired neutral grounding mode of the network with any value of the active earth fault current.
Грунтовая резисторная ячейка (фиг.1-3) может использоваться в схемах резистивного и эффективного заземления нейтрали с подключением непосредственно в нейтраль высоковольтной сети. В этом случае для обеспечения требований электрической безопасности первый электрод 3 соединяют с контуром заземления рассматриваемой электроустановки (подстанции, распределительного пункта и т.п.), а второй электрод 4 соединяют с нейтралью высоковольтной сети (или к искусственно созданной нейтрали) с помощью высоковольтного кабеля на соответствующий класс напряжения. Поскольку в этом случае электрическое поле сосредоточено в межэлектродном пространстве, то потенциально электрически опасная зона имеет ограниченные размеры - в пределах резисторной ячейки. Кроме того, зона размещения грунтовой резисторной ячейки рассматривается как зона высокого напряжения и предпринимаются соответствующие меры по ее ограждению и информированию обслуживающего персонала в соответствии с требованиями действующих норм электробезопасности.The soil resistor cell (Figs. 1-3) can be used in resistive and effective neutral grounding circuits with a high-voltage network connected directly to the neutral. In this case, to ensure electrical safety requirements, the
Технический результат, который получается в результате использования предлагаемого устройства, состоит в обеспечении режима высоковольтной сети с регулируемым резистивным заземлением нейтрали для ограничения дуговых перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и достижения высокой чувствительности устройств релейной защиты от замыканий на землю. Кроме того, за счет высокой термической стойкости заземляющего резистора возможен режим неотключаемого однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети, что позволяет повысить эффективность поиска мест замыкания и надежность электроснабжения потребителей.The technical result that is obtained as a result of using the proposed device is to provide a high-voltage network with adjustable resistive neutral grounding to limit arc overvoltages during single-phase earth faults and to achieve high sensitivity of relay protection devices against earth faults. In addition, due to the high thermal stability of the grounding resistor, a non-disconnectable single-phase ground fault in the high-voltage network is possible, which improves the efficiency of the search for short circuits and the reliability of power supply to consumers.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106827/09A RU2260891C2 (en) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106827/09A RU2260891C2 (en) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003106827A RU2003106827A (en) | 2004-09-20 |
| RU2260891C2 true RU2260891C2 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35849220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003106827/09A RU2260891C2 (en) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2260891C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563342C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-20 | Алексей Алексеевич Кувшинов | Active earthing method for power transformer neutral line |
| RU2586326C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Method for efficient earthing of power transformer neutral line |
| RU171479U1 (en) * | 2017-02-03 | 2017-06-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Resistive grounding device |
| CN111257794A (en) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | Transformer substation grounding device thermal stability checking method based on conduction test |
-
2003
- 2003-03-13 RU RU2003106827/09A patent/RU2260891C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ. В: "Труды второй Всероссийской научно-технической конференции, Новосибирск, 15-17 октября 2002, с.13-22. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563342C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-20 | Алексей Алексеевич Кувшинов | Active earthing method for power transformer neutral line |
| RU2586326C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Method for efficient earthing of power transformer neutral line |
| RU171479U1 (en) * | 2017-02-03 | 2017-06-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Resistive grounding device |
| CN111257794A (en) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | Transformer substation grounding device thermal stability checking method based on conduction test |
| CN111257794B (en) * | 2020-01-20 | 2022-04-12 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | Transformer substation grounding device thermal stability checking method based on conduction test |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gatta et al. | Analysis of some operation problems of half-wave length power transmission lines | |
| CN108832607A (en) | A kind of symmetrical bipolar flexible direct current engineering converter station Insulation Coordination method and system | |
| Datsios et al. | Safety performance evaluation of typical grounding configurations of MV/LV distribution substations | |
| RU2260891C2 (en) | Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives) | |
| Trainba et al. | Lightning overvoltage and protection of power substations | |
| RU171479U1 (en) | Resistive grounding device | |
| Merentitis et al. | Performance Evaluation of Grounding System of MV/LV Outdoor Compact Substation | |
| CN113238179A (en) | Automatic calibration system with leakage detection performance | |
| CN208127843U (en) | A kind of electric power tower high pressure takes electricity gas-insulated transformer substation system | |
| Puharic et al. | Overvoltage analysis on submarine cables of atmospheric origin and due to switching operations | |
| Mathane et al. | Selection of Neutral Grounding Reactor for Line to Ground Fault | |
| Moongilan | Residential solar system bonding and grounding methods for lightning protection | |
| Adesina et al. | Development of an improved earthing method for power and distribution transformers substations | |
| Samimi et al. | Reactor failure due to resonance in Zahedan-Iranshahr parallel EHV lines, analysis and practical solutions | |
| Thomas | Bonding requirements for conductive poles | |
| Sutherland | Snubber circuit design for transformers in urban high rise office building | |
| Okundamiya et al. | Investigation and evaluation of voltage drops: A case study of Guinness and Ikpoba Dam injection substations | |
| Kolesnikova et al. | Evaluation of the Causes for False Operation of Busbar Protection for the Capacitive Currents Grows in 20 Kv Networks | |
| Oyeleye | Design of 11/0.415 kV substation using applicable international codes | |
| Huang et al. | Study on Technical Standards of Direct Current Bias Magnetic Suppression Device of Power Transformer | |
| Bullard | Grounding principles and practice IV—System grounding | |
| Khalaylah et al. | Design of High Voltage Transmission system between Al-Eizariya and Huwara | |
| Singh et al. | Optimized Design and Analysis of Grounding Grid for 400 kV EHV Air Insulated Substation | |
| Ashok | 400KV SUBSTATION AREECODE POWER GRID CORPORATION OF INDIA | |
| PETERS | Bureau of Standards |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090314 |