RU2284084C2 - Device for limiting parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks - Google Patents
Device for limiting parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284084C2 RU2284084C2 RU2002107661/09A RU2002107661A RU2284084C2 RU 2284084 C2 RU2284084 C2 RU 2284084C2 RU 2002107661/09 A RU2002107661/09 A RU 2002107661/09A RU 2002107661 A RU2002107661 A RU 2002107661A RU 2284084 C2 RU2284084 C2 RU 2284084C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- neutral
- winding
- reactor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты электроустановок и линий электропередач в сетях 6÷220 кВ с изолированной и 110÷220 кВ с эффективно заземленной нейтралями путем ограничения до безопасных величин напряжений, токов и частот при меняющихся режимах энергосистем, технологических режимах предприятий, аварийных состояниях, феррорезонансных, переходных и колебательных процессах.The invention relates to the field of electrical engineering and is intended to protect electrical installations and power lines in networks of 6 ÷ 220 kV with isolated and 110 ÷ 220 kV with effectively grounded neutrals by limiting to safe values of voltages, currents and frequencies with changing modes of power systems, technological modes of enterprises, emergency states, ferroresonant, transient and oscillatory processes.
Известно устройство ограничения феррорезонансных процессов и резонансных перенапряжений (см. авторское свидетельство СССР №1834601, Н 02 Н 9/04, 1990), содержащее силовой трансформатор, нейтраль первичной обмотки которого заземлена через дугогасящую катушку, трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого заземлена через высокоомный резистор. Нейтрали трансформаторов соединены между собой через низкоомный резистор, шунтируемый выключателем. Кроме этого, к нейтрали силового трансформатора подключен однофазный трансформатор напряжения, во вторичную обмотку которого включено реле напряжения, в цепь заземления дугогасящей катушки включено реле тока, а выходы обоих реле включены в цепь управления выключателя, шунтирующего низкоомный резистор. Устройство эффективно ограничивает перенапряжения и токи резонансного и феррорезонансного процессов повышенных мощностей в питающей сети с силовыми трансформаторами, чем обеспечивается повышенная эффективность ограничения указанных процессов в питаемой сети промышленных предприятий, особенно при наличии дуговых печей.A device is known for limiting ferroresonance processes and resonant overvoltages (see USSR author's certificate No. 1834601, Н 02 Н 9/04, 1990), comprising a power transformer whose primary winding neutral is grounded through an arc suppression coil, a voltage transformer whose primary winding neutral is grounded through a high resistance resistor. The transformer neutrals are interconnected via a low-resistance resistor shunted by a switch. In addition, a single-phase voltage transformer is connected to the neutral of the power transformer, the voltage relay is connected to the secondary winding, the current relay is included in the ground circuit of the arc coil, and the outputs of both relays are included in the control circuit of the switch shunting the low-resistance resistor. The device effectively limits the overvoltage and currents of the resonant and ferroresonance processes of increased power in the power network with power transformers, which ensures increased efficiency of limiting these processes in the power network of industrial enterprises, especially in the presence of arc furnaces.
Однако устройство не обеспечивает снижение перенапряжений до безопасных величин при длительном воздействии дуговых замыканий на землю, коммутационных процессов и резонансных явлений. Кроме этого, применение большого количества составных элементов снижают надежность устройства, повышают его стоимость.However, the device does not provide a reduction of overvoltages to safe values during prolonged exposure to earth faults, switching processes, and resonance phenomena. In addition, the use of a large number of constituent elements reduces the reliability of the device, increases its cost.
Известно комбинированное трансформаторное устройство высоковольтных сетей с изолированной нейтралью (см. патент СССР №1838859, Н 02 Н 9/06, 1990), которое содержит силовой трансформатор, высоковольтный реактор, включенный между нейтралью высоковольтной обмотки силового трансформатора и землей, а также низковольтный реактор, включенный в разомкнутую цепь "треугольника" вторичной обмотки силового трансформатора. Для обеспечения совместной или раздельной работы реакторов применена схема автоматики с использованием блока высоковольтных резисторов, подсоединенных непосредственно к нейтрали высоковольтной обмотки силового трансформатора параллельно реактору.A combined transformer device for high-voltage networks with insulated neutral is known (see USSR patent No. 1838859, Н 02 Н 9/06, 1990), which contains a power transformer, a high-voltage reactor, connected between the neutral of the high-voltage winding of the power transformer and ground, as well as a low-voltage reactor, included in the open circuit of the "triangle" of the secondary winding of the power transformer. To ensure joint or separate operation of the reactors, an automation circuit was used using a block of high-voltage resistors connected directly to the neutral of the high-voltage winding of the power transformer parallel to the reactor.
Однако данное устройство также не устраняет опасных воздействий переходных и колебательных процессов, не обеспечивает требуемого качества электрической энергии при сложных технологических режимах в дуговых печах или аварийных ситуациях и не обеспечивает должного симметрирующего эффекта при изменениях фазных напряжений в процессе технологического расплава шихты в дуговых и рудно-термических печах. К недостаткам устройства следует отнести сложность системы управления, наличие достаточного количества электронных и электромеханических составляющих, что снижает надежность работы. Наличие двух токоограничивающих ректоров и системы управления их параметрами повышает стоимость и снижает конкурентоспособность такого решения.However, this device also does not eliminate the dangerous effects of transient and oscillatory processes, does not provide the required quality of electric energy under complex technological conditions in arc furnaces or in emergency situations, and does not provide a proper balancing effect when changing phase voltages during technological melt of the charge in arc and ore-thermal stoves. The disadvantages of the device include the complexity of the control system, the presence of a sufficient number of electronic and electromechanical components, which reduces the reliability. The presence of two current-limiting rectors and a control system for their parameters increases the cost and reduces the competitiveness of such a solution.
Известно устройство ограничения параметров электромагнитных процессов при технологических и аварийных режимах в высоковольтных электрических сетях промышленных предприятий (см. патент Украины №29262 А, Н 02 Н 7/04, 9/00, 1998), содержащее силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена по схеме "звезда" с выведенной нейтралью, а вторичная обмотка - по схеме разомкнутый "треугольник", однофазный высоковольтный реактор, соединенный с выводами вторичной обмотки. При этом нейтраль первичной обмотки силового трансформатора подсоединена к высоковольтному вводу реактора, а низковольтный вывод реактора заземлен. Устройство обеспечивает повышение надежности работы высоковольтных электрических сетей и снижение затрат на защиту электрооборудования.A device for limiting the parameters of electromagnetic processes during technological and emergency conditions in high-voltage electric networks of industrial enterprises (see Ukrainian patent No. 29262 A, N 02 H 7/04, 9/00, 1998), containing a power transformer, the primary winding of which is connected according to the scheme a "star" with the neutral removed, and the secondary winding is an open "triangle" according to the scheme, a single-phase high-voltage reactor connected to the terminals of the secondary winding. In this case, the neutral of the primary winding of the power transformer is connected to the high-voltage input of the reactor, and the low-voltage output of the reactor is grounded. The device provides increased reliability of high-voltage electrical networks and reduced costs for the protection of electrical equipment.
Данное устройство принимаем за прототип.This device is taken as a prototype.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- устройство не обеспечивает ограничение внутренних высокочастотных перенапряжений в режиме недокомпенсации однофазных токов замыкания на землю в аварийных режимах;- the device does not provide a limitation of internal high-frequency overvoltage in the mode of undercompensation of single-phase earth fault currents in emergency conditions;
- устройство применимо только для сетей 6-10-35 кВ с изолированной нейтралью и не может быть использовано для сетей 110-150-220 кВ с эффективным заземлением нейтрали;- the device is applicable only for networks of 6-10-35 kV with an isolated neutral and cannot be used for networks of 110-150-220 kV with an effective neutral grounding;
- устройство недостаточно эффективно ограничивает колебательные процессы в сети при режимах недокомпенсации в связи с отсутствием гасительных сопротивлений.- the device does not effectively limit the oscillatory processes in the network under the modes of undercompensation due to the absence of damping resistances.
В основу изобретения поставлена задача разработки устройства ограничения параметров электромагнитных процессов в высоковольтных сетях, обеспечивающего эффективную защиту от перенапряжений в меняющихся технологических, аварийных и послеаварийных режимах высоковольтных сетей с изолированной и эффективно заземленной нейтралями, повышение качества электрической энергии и снижение электрических потерь.The basis of the invention is the task of developing a device for limiting the parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks, which provides effective protection against overvoltages in changing technological, emergency and emergency conditions of high-voltage networks with isolated and effectively grounded neutrals, improving the quality of electrical energy and reducing electrical losses.
Решение поставленной задачи обеспечивает устройство ограничения параметров электромагнитных процессов в высоковольтных сетях, содержащее силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена по схеме "звезда" с выведенной нейтралью и с помощью коммутатора подключена к питающей системе шин, а вторичная обмотка - по схеме разомкнутый "треугольник", реактор, соединенный с выводами разомкнутой цепи вторичной обмотки и при этом высоковольтным вводом - с нейтралью, а низковольтным выводом - с заземляющей цепью, за счет того, что содержит коммутационный аппарат с цепью управления и сопротивление, соединенные последовательно и предназначенные для шунтирования реактора, трансформатор напряжения, высоковольтная обмотка которого соединена одним выводом с нейтралью, другим - с заземляющей цепью, а к низковольтной обмотке подсоединена цепь управления коммутационного аппарата, в заземляющей цепи реактора заземляющий коммутационный аппарат с цепью управления, содержащей токовые и промежуточные реле, трансформатор тока, через первичную обмотку которого соединяется низковольтный вывод реактора с вторичной обмоткой силового трансформатора, а к вторичной обмотке подсоединена цепь управления заземляющего коммутационного аппарата, второе сопротивление, подсоединенное последовательно в заземляющую цепь реактора и шунтируемое заземляющим коммутационным аппаратом, второй трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в заземляющую цепь реактора, а к вторичной обмотке подсоединена цепь управления заземляющего коммутационного аппарата.The solution of this problem provides a device for limiting the parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks, containing a power transformer, the primary winding of which is connected according to the "star" circuit with the output neutral and is connected to the bus power system using the switch, and the secondary winding is open-loop according to the "triangle" circuit, the reactor connected to the terminals of the open circuit of the secondary winding and at the same time a high-voltage input - with a neutral, and a low-voltage output - with a grounding circuit, due to the fact that a switching device with a control circuit and resistance, connected in series and intended for reactor shunting, a voltage transformer whose high-voltage winding is connected to one terminal with a neutral, the other to a grounding circuit, and a control circuit of the switching apparatus is connected to the low-voltage winding, in the reactor grounding circuit a switching device with a control circuit containing current and intermediate relays, a current transformer, through which primary is connected low the output terminal of the reactor with the secondary winding of the power transformer, and the control circuit of the grounding switching apparatus, the second resistance connected in series to the reactor grounding circuit and shunted by the grounding switching apparatus, the second current transformer whose primary winding is connected to the reactor grounding circuit and connected to the secondary winding the secondary winding is connected to the control circuit of the grounding switching device.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения:The technical result achieved by using the invention:
- обеспечивается ограничение внутренних высокочастотных перенапряжений в режиме недокомпенсации однофазных токов замыкания на землю в аварийных режимах;- provides the limitation of internal high-frequency overvoltage in the mode of undercompensation of single-phase earth fault currents in emergency conditions;
- применяется не только для сетей 6-10-35 кВ с изолированной нейтралью, но и может быть использовано для сетей 110-150-220 кВ с эффективным заземлением нейтрали;- It is used not only for networks of 6-10-35 kV with an isolated neutral, but can also be used for networks of 110-150-220 kV with an effective neutral grounding;
- эффективно ограничиваются колебательные и переходные процессы в сети при режимах недокомпенсации, благодаря наличию гасительных сопротивлений;- vibrational and transient processes in the network are effectively limited under undercompensation modes due to the presence of damping resistances;
- снижаются внутренние перенапряжения высоких частот, возникающие из-за наличия емкостных связей между питающими обмотками высокого и питаемыми обмотками низкого напряжений силовых трансформаторов;- reduced internal overvoltage of high frequencies arising due to the presence of capacitive connections between the supply windings of the high and the supply windings of the low voltage of the power transformers;
- ограничиваются до регламентируемых величин перенапряжения при однофазных токах короткого замыкания в сетях 110÷220 кВ с эффективным заземлением нейтрали;- limited to regulated overvoltage values for single-phase short-circuit currents in 110 ÷ 220 kV networks with effective neutral grounding;
- обеспечивается электромагнитная совместимость заявляемого устройства с линейными токоограничивающими реакторами и батареями конденсаторов;- provides electromagnetic compatibility of the claimed device with linear current-limiting reactors and capacitor banks;
- обеспечивается симметрирующий эффект при технологических колебаниях фазных напряжений.- provides a balancing effect with technological fluctuations in phase voltage.
Заявляемое устройство поясняется нижеприведенными описанием и схемой (см. Фиг.1). По изобретению устройство ограничения параметров электромагнитных процессов в высоковольтных сетях содержит силовой трехфазный трансформатор Т, у которого первичная обмотка 1 соединена по схеме "звезда" с выведенной нейтралью 2 и с помощью коммутатора QF подключена к питающей системе шин 3, а вторичная обмотка 4 соединена по схеме разомкнутый "треугольник", регулируемый реактор L, подсоединенный высоковольтным вводом к нейтрали 2 и к одному из выводов разомкнутого "треугольника" вторичной обмотки 4, а низковольтным выводом через первичную обмотку 5 трансформатора ТА1 к другому выводу разомкнутого "треугольника" вторичной обмотки 4, коммутационный аппарат 6 и сопротивление R1, соединенные последовательно и предназначенные для шунтирования реактора, трансформатор напряжения TV, высоковольтная обмотка 7 которого подсоединена одним выводом к нейтрали 2, другим - к заземляющей цепи, а к низковольтной обмотке 8 подсоединена цепь управления коммутационным аппаратом 6, содержащая реле напряжения KV и промежуточное реле KL1.The inventive device is illustrated by the following description and diagram (see Figure 1). According to the invention, the device for limiting the parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks contains a three-phase power transformer T, in which the primary winding 1 is connected according to the star circuit with the neutral 2 removed and, using the QF switch, is connected to the bus supply system 3, and the secondary winding 4 is connected according to the circuit an open "triangle", an adjustable reactor L, connected by a high-voltage input to neutral 2 and to one of the terminals of an open "triangle" of the secondary winding 4, and a low-voltage output through the primary winding 5 of transformer TA1 to another terminal of the open "triangle" of the secondary winding 4, switching device 6 and resistance R1 connected in series and intended for shunting the reactor, voltage transformer TV, high-voltage winding 7 of which is connected by one terminal to neutral 2, the other to the ground circuit and to the low-voltage winding 8 is connected the control circuit of the switching apparatus 6, containing a voltage relay KV and an intermediate relay KL1.
В заземляющую цепь реактора последовательно через первичную обмотку 9 второго трансформатора тока ТА2 подсоединено заземляющее сопротивление R2, шунтируемое заземляющим коммутационным аппаратом 10. К вторичным обмоткам 11 и 12 трансформаторов тока ТА1, ТА2 подсоединена цепь управления заземляющим коммутационным аппаратом 10, содержащая реле тока КА1, КА2 и промежуточные реле KL2 и KL3.A grounding resistance R2, shunted by the grounding switching device 10, is connected in series through the primary winding 9 of the second current transformer TA2 to the reactor grounding circuit 10. The control circuit of the grounding switching device 10 is connected to the secondary windings 11 and 12 of the current transformers TA1, TA2, and it contains the current relay KA1, KA2, and intermediate relays KL2 and KL3.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при нормальном режиме эксплуатации электрических сетей 6÷220 кВ с изолированной и 110÷220 кВ с эффективно заземленной нейтралями устройство находится в режиме "ожидания", т.е. при включенном коммутаторе QF силовой трансформатор Т находится под напряжением питающей секции 3 в режиме холостого хода. Устройство работает в автономном режиме со своими функциональными связями управления от трансформатора напряжения TV и трансформаторов тока ТА1 и ТА2 через соответствующие реле напряжения KV и реле тока КА1, КА2, а также промежуточные реле KL1, KL2, KL3 и не зависит от существующих на подстанции средств релейной защиты, автоматики и телемеханики, имея только индивидуальную токовую отсечку без выдержки времени, действующую на отключение в случае возможного повреждения его элементов.The device operates as follows. In the initial state, during normal operation of electric networks 6 ÷ 220 kV with isolated and 110 ÷ 220 kV with effectively grounded neutrals, the device is in "standby" mode, i.e. when the QF switch is on, the power transformer T is under voltage of the supply section 3 in idle mode. The device operates autonomously with its functional control connections from the voltage transformer TV and current transformers TA1 and TA2 through the corresponding voltage relays KV and current relays KA1, KA2, as well as intermediate relays KL1, KL2, KL3 and does not depend on relay facilities existing at the substation protection, automation and telemechanics, having only an individual current cut-off without a time delay, acting on shutdown in case of possible damage to its elements.
При возникновении в сети емкостного тока однофазного замыкания на землю сугубо металлического между выводами реактора L появляется фазное напряжение, которое обеспечивает появление в цепи его обмотки, а следовательно, и в месте замыкания индуктивного тока, равного по величине или незначительно превышающего величину емкостного тока замыкания на землю, что исключает вероятность возникновения больших повреждений изоляции, особенно кабельной изоляции между фазами в результате теплового эффекта. Режим эффективной компенсации исключает возникновение междуфазных коротких замыканий, приводящих к аварийному отключению поврежденного фидера от источника питания с нарушениями технологических процессов потребителей.In the event of a single-phase purely metallic earth fault in the capacitive current network, a phase voltage appears between the terminals of the reactor L, which ensures that the winding circuit appears in the circuit, and therefore also at the point of closure of the inductive current equal to or slightly greater than the capacitive earth fault current , which excludes the possibility of large damage to the insulation, especially cable insulation between the phases as a result of the thermal effect. The effective compensation mode eliminates the occurrence of interphase short circuits, leading to an emergency shutdown of the damaged feeder from the power source with violations of consumer processes.
В условиях эксплуатации сетей напряжением 6÷35 и 110÷220 кВ в большинстве случаев возникают дуговые замыкания на землю при пробоях компаундной изоляции кабелей или перекрытиях поверхностей наружной изоляции, загрязняемой промышленными уносами в период туманов или мелко моросящих дождей, приводящие к перенапряжениям между неповрежденными фазами и землей до уровня как минимум 3,6÷5,5 Uф и 2,5÷3,5 Uф соответственно, а между изолированной нейтралью первичных обмоток силовых трансформаторов до уровня 2,1÷2,8 Uф при частотах порядка 2,5÷3,8 кГц указанных перенапряжений. При возникновении внутренних перенапряжений указанных величин и частот с целью исключения вероятности повреждения изоляции нейтрали 2 первичной обмотки 1 и выводов разомкнутого "треугольника" вторичной обмотки 4 силового трансформатора Т, а также непосредственно реактора L, во вторичной цепи однофазного трансформатора напряжения TV срабатывает реле напряжения KV, которое через промежуточное реле KL1 включает шунтирующий коммутационный аппарат 6, подключающий шунтирующее сопротивление R1 параллельно реактору L и вторичной обмотке 4, чем обеспечивается повышение эффективности заземления нейтрали 2 первичной обмотки 1, а следовательно, снижение до безопасной величины напряжения между выводами вторичной обмотки 4 при сохранении допустимого режима максимального насыщения и эффективности не только компенсации однофазных токов дуговых замыканий на землю, но и снижения сопутствующих им внутренних перенапряжений до величин на неповрежденных фазах не более 1,9÷2,0 Uф, а в нейтрали 2 до 1,1÷1,2 Uф при практически промышленной частоте.Under operating conditions of networks with a voltage of 6–35 and 110–220 kV, in most cases there are arcing faults to the ground during breakdowns of compound insulation of cables or overlapping surfaces of external insulation contaminated by industrial entrainments during fogs or light drizzle rains, leading to overvoltages between undamaged phases and ground to a level of at least 3.6 ÷ 5.5 U f and 2.5 ÷ 3.5 U f, respectively, and between the isolated neutral of the primary windings of power transformers to a level of 2.1 ÷ 2.8 U f at frequencies of the order of 2, 5 ÷ 3.8 kHz indicated overvoltage. In the event of internal overvoltages of the indicated quantities and frequencies in order to exclude the possibility of damage to the insulation of neutral 2 of the primary winding 1 and the terminals of the open "triangle" of the secondary winding 4 of the power transformer T, as well as directly to the reactor L, the voltage relay KV is activated in the secondary circuit of the single-phase voltage transformer TV, which through an intermediate relay KL1 includes a shunt switching device 6, connecting the shunt resistance R1 parallel to the reactor L and the secondary winding 4, than both sintering increases the efficiency of grounding of neutral 2 of the primary winding 1, and therefore, reduces the voltage between the terminals of the secondary winding 4 to a safe value while maintaining the permissible maximum saturation mode and the efficiency of not only compensating single-phase currents of arc faults to earth, but also reducing their internal overvoltages to values on intact phases, not more than 1.9 ÷ 2.0 U f , and in neutral 2 up to 1.1 ÷ 1.2 U f at an almost industrial frequency.
В случае токовой перегрузки вторичной обмотки 4 срабатывает реле тока КА1 во вторичной цепи трансформатора тока ТА1 и через промежуточное реле KL2 отключается заземляющий коммутационный аппарат 10, чем обеспечивается автоматическое подключение в нейтраль 2 заземляющего сопротивления R2, обеспечивающего необходимое снижение напряжения между выводами реактора L и вторичной обмотки 4 до исчезновения дугового замыкания.In the event of a current overload of the secondary winding 4, the current relay KA1 in the secondary circuit of the current transformer TA1 is activated and the grounding switching device 10 is disconnected through the intermediate relay KL2, thereby automatically connecting the grounding resistance R2 to neutral 2, which provides the necessary voltage reduction between the terminals of the reactor L and the secondary winding 4 to the disappearance of the arc.
Автоматическое подключение активных сопротивлений R1 и R2 в зависимости от режима компенсации дуговых замыканий на землю исключает вероятность возникновения феррорезонансных явлений в трансформаторах напряжения контроля изоляции, установленных на питающих системах шин, а также устраняют возможность появления перенапряжений при неполнофазных режимах. Естественно, после устранения дуговых замыканий на землю исключается появление переходных и колебательных процессов на питающих секциях.The automatic connection of the active resistances R1 and R2, depending on the compensation mode for arc faults to the earth, eliminates the possibility of ferroresonance phenomena in the voltage control transformers of the insulation control installed on the busbar supply systems, and also eliminates the possibility of overvoltages in non-phase modes. Naturally, after the elimination of arc faults to the earth, the appearance of transient and oscillatory processes on the supply sections is excluded.
При полном обесточивании системы шин 110÷220 кВ с изолированной или эффективно заземленной нейтралями коммутационным аппаратом, например, воздушным выключателем с емкостными делителями напряжений (на схеме не показан), на отделителях возникают феррорезонансные явления между индуктивностью трансформатора контроля изоляции типа НКФ и результирующей емкостью отделителей воздушного выключателя, приводящие к появлению на шинах перенапряжений, достигающих величин порядка 2,1÷2,2 Uф с частотами 3,5 и 7 гармоник. Наличие напряжения, превышающего фазную величину, исключает возможность работы автоматического повторного включения (АПВ) (на схеме не показан) системы шин 3 под напряжение со стороны источников питания, что приводит к необоснованному и длительному ограничению потребителей электрической энергии, нарушению технологических процессов на предприятиях, а также возможному возникновению аварийных режимов. Более того, указанные высокочастотные перенапряжения приводят к электрическим пробоям изоляции указанных трансформаторов напряжения, подсоединенных к питающим системам шин, а перенасыщение их магнитопроводов магнитным потоком с соответствующим снижением индуктивных сопротивлений высоковольтных обмоток является причиной теплового пробоя их изоляции.When the busbar system 110 ÷ 220 kV is completely de-energized with an switching device isolated or effectively grounded by neutrals, for example, an air circuit breaker with capacitive voltage dividers (not shown in the diagram), ferroresonant phenomena occur between the inductors between the NKF insulation monitoring transformer inductance and the resulting capacity of the air separators circuit breakers, leading to the appearance of overvoltages on the tires, reaching values of the order of 2.1 ÷ 2.2 U f with frequencies of 3.5 and 7 harmonics. The presence of a voltage exceeding the phase value excludes the possibility of automatic reconnection (AR) operation (not shown in the diagram) of the busbar system 3 under voltage from the power sources, which leads to unreasonable and long-term restriction of electric energy consumers, disruption of technological processes at enterprises, and also the possible occurrence of emergency conditions. Moreover, these high-frequency overvoltages lead to electrical breakdowns of the insulation of these voltage transformers connected to the busbar supply systems, and the supersaturation of their magnetic circuits with magnetic flux with a corresponding decrease in the inductive resistances of the high-voltage windings causes thermal breakdown of their insulation.
Однако наличие устройства исключает вероятность возникновения данных явлений, благодаря шунтированию существующих трансформаторов напряжения контроля изоляции первичной 1 и вторичной 4 обмотками силового трансформатора Т, сопротивления которых могут эффективно снижаться, благодаря допустимому перенасыщению их магнитной системы.However, the presence of the device eliminates the likelihood of these phenomena occurring due to the shunting of the existing voltage transformers of insulation control by the primary 1 and secondary 4 windings of the power transformer T, the resistances of which can be effectively reduced due to the permissible supersaturation of their magnetic system.
В случае недостаточной эффективности снижения напряжения между нейтралью 2 и заземляющей цепью, возросшее напряжение на высоковольтной обмотке трансформатора напряжения TV вновь приводит к срабатыванию реле напряжения KV и промежуточного реле KL1 с последующим включением шунтирующего коммутационного аппарата 6, а следовательно, подключением шунтирующего сопротивления R1, обеспечивающего частичное шунтирование реактора L и вторичной обмотки 4, повышение результирующей эффективности заземления нейтрали, что приводит к снижению напряжения до безопасных величин, исключающих полностью вероятность возникновения указанного явления.In the case of insufficient efficiency of reducing the voltage between neutral 2 and the ground circuit, the increased voltage on the high-voltage winding of the voltage transformer TV again leads to the operation of the voltage relay KV and the intermediate relay KL1 with the subsequent inclusion of the shunt switching device 6, and therefore, the connection of the shunt resistance R1, providing partial shunting the reactor L and the secondary winding 4, increasing the resulting neutral grounding efficiency, which leads to a decrease in voltage safety limits that exclude completely probability of occurrence of this phenomenon.
Если в процессе полного обесточивания системы шин 3 возникают неполнофазные режимы в результате отказа одной или двух фаз коммутационного аппарата со стороны источников питания, то возникает резонанс напряжения, при котором напряжение на реакторе L и выводах вторичной обмотки 4 может превышать допустимую величину, а следовательно, появляется необходимость включения уже указанной электрической связи вторичной цепи.If in the process of completely de-energizing the bus system 3, non-phase modes occur as a result of a failure of one or two phases of the switching apparatus on the part of the power sources, then a voltage resonance occurs at which the voltage at the reactor L and the terminals of the secondary winding 4 can exceed the permissible value, and therefore, the need to include the already specified electrical connection of the secondary circuit.
В случае возникновения резонанса тока срабатывает реле тока КА2 во вторичной цепи трансформатора тока ТА2 и через промежуточное реле KL3 отключается заземляющий коммутационный аппарат 10, чем обеспечивается введение в цепь сопротивления R2, падение напряжения на котором снижает напряжение на выводах вторичной обмотки 4 и реактора L до безопасной величины.In the event of a current resonance, the current relay KA2 in the secondary circuit of the current transformer TA2 is activated and the grounding switching device 10 is disconnected through the intermediate relay KL3, which ensures the introduction of resistance R2 into the circuit, the voltage drop on which reduces the voltage at the terminals of the secondary winding 4 and reactor L to safe quantities.
При возникновении в сетях 110÷220 кВ с любым режимом заземления нейтрали однофазных токов короткого замыкания на расстоянии до 15-20 км от питающей подстанции могут возникать явления так называемых, "километрических эффектов", представляющих собой резонансные колебательные контуры между результирующими индуктивностью и емкостью сети. В процессе отключения указанных токов короткого замыкания на расходящихся контактах коммутационного аппарата (на схеме не показан) неповрежденных фаз возникают высокочастотные напряжения, которые превышают величину напряжения их электрической прочности, а между расходящимися контактами коммутационного аппарата закороченной фазы появляется пульсирующая дуга, ток которой соизмерим по величине с однофазным током короткого замыкания. Указанные режимы приводят к повреждению коммутационных аппаратов, полному обесточиванию системы шин и развитию аварий во многих случаях в циклично-каскадной последовательности с большими экономическими убытками.In the event of a 110 ÷ 220 kV network with any grounding mode of the neutral of single-phase short-circuit currents at a distance of up to 15-20 km from the power substation, phenomena of the so-called "kilometric effects" can occur, which are resonant oscillatory circuits between the resulting inductance and the capacitance of the network. When these short-circuit currents are turned off, diverging contacts of the switching device (not shown in the diagram) of intact phases produce high-frequency voltages that exceed the voltage of their electric strength, and a pulsating arc appears between the diverging contacts of the short-circuit switching device, the current of which is comparable in magnitude with single-phase short circuit current. These modes lead to damage to switching devices, a complete blackout of the bus system and the development of accidents in many cases in a cyclic-cascade sequence with large economic losses.
Однако и при данных аварийных режимах, уже в начальный период возникновения однофазного короткого замыкания устройство снижает вероятность появления "километрических эффектов", благодаря тому, что резонансные напряжения ограничиваются повышением эффективности заземления нейтрали сети шунтирующим сопротивлением R1 при включении шунтирующего коммутационного аппарата 6 в результате срабатывания его цепи управления (реле напряжения KV и промежуточное реле KL1), подключенную к вторичной обмотке 8 трансформатора напряжения TV, а резонансные токи ограничиваются заземляющим сопротивлением R2 при отключении заземляющего коммутационного аппарата 10 в результате срабатывания его цепи управления (реле тока КА2 и промежуточное реле KL3), подключенной к вторичной обмотке 12 трансформатора тока ТА2.However, even with these emergency conditions, even in the initial period of the occurrence of a single-phase short circuit, the device reduces the likelihood of “kilometric effects” due to the fact that the resonant voltages are limited by increasing the neutral grounding efficiency of the shunt resistance R1 when the shunt switching device 6 is turned on as a result of the operation of its circuit control (voltage relay KV and intermediate relay KL1) connected to the secondary winding 8 of the voltage transformer TV, and resonant Oka limited grounding resistor R2 when disconnecting the grounding switching device 10 as a result of actuation of its control circuit (current relay KA2 and KL3 intermediate relay) connected to the secondary winding of the current transformer 12 TA2.
В вышеотмеченных аварийных режимах в процессе возникающих коммутаций целого ряда коммутационных аппаратов в электрически связанной сети высоких напряжений возможно возникновение переходных и колебательных процессов с перенапряжениями и токами опасных величин. Однако и в этом случае допустимое перенасыщение магнитной системы устройства с одновременным снижением индуктивных сопротивлений первичной 1 и вторичной 4 обмоток, а также шунтирование выводов реактора L и вторичной обмотки 4 обеспечивают в комплексе снижение перенапряжений до безопасных величин, в то время, как введение сопротивления R2 в нейтраль 2 первичной обмотки 1 силового трансформатора Т ограничивает до регламентируемого уровня величину тока.In the aforementioned emergency conditions during the occurrence of switching of a number of switching devices in an electrically connected high voltage network, transient and oscillatory processes with overvoltages and currents of dangerous quantities can occur. However, in this case, the permissible supersaturation of the magnetic system of the device with a simultaneous decrease in the inductive resistances of the primary 1 and secondary 4 windings, as well as shunting of the terminals of the reactor L and secondary winding 4, provide a combination of reducing overvoltages to safe values, while introducing the resistance R2 into neutral 2 of the primary winding 1 of the power transformer T limits the current to a regulated level.
При исчезновении (устранении) ненормальных режимов устройство автоматически возвращается в исходное состояние.When abnormal modes disappear (eliminate), the device automatically returns to its original state.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107661/09A RU2284084C2 (en) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Device for limiting parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107661/09A RU2284084C2 (en) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Device for limiting parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002107661A RU2002107661A (en) | 2003-09-20 |
| RU2284084C2 true RU2284084C2 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=37114000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002107661/09A RU2284084C2 (en) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Device for limiting parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284084C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530531C2 (en) * | 2012-07-02 | 2014-10-10 | Николай Валерьевич Гринев | Automatic restrainer for development of resonant voltage increase at switched off phases of power lines equipped with shunt reactors in modes of single junction of such lines to the electric system |
| RU2699019C1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-09-03 | Илья Николаевич Джус | Three-phase shunt reactor group |
-
2002
- 2002-03-25 RU RU2002107661/09A patent/RU2284084C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530531C2 (en) * | 2012-07-02 | 2014-10-10 | Николай Валерьевич Гринев | Automatic restrainer for development of resonant voltage increase at switched off phases of power lines equipped with shunt reactors in modes of single junction of such lines to the electric system |
| RU2699019C1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-09-03 | Илья Николаевич Джус | Three-phase shunt reactor group |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2740012C1 (en) | Longitudinal compensator and control method | |
| US10985559B2 (en) | Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC) | |
| US20140226247A1 (en) | Dc voltage line circuit breaker | |
| US9762051B2 (en) | Current-limiting and power-flow control device | |
| US20120287544A1 (en) | Isolation-type ac fault current limited circuit | |
| Mueller et al. | Switching phenomena in medium voltage systems-good engineering practice on the application of vacuum circuit-breakers and contactors | |
| RU2284083C2 (en) | Device for compensation of one-phased capacity closing currents and for limiting internal overvoltages in high-voltage networks | |
| RU2284084C2 (en) | Device for limiting parameters of electromagnetic processes in high-voltage networks | |
| Psaras et al. | Protection study for SST-integrated LVDC networks with multiple feeders | |
| CN103280819B (en) | Paralleling reactor compensation loop of transformer substation and compensation method of paralleling reactor compensation loop of transformer substation | |
| RU2016458C1 (en) | Gear for termination of ferro-resonance processes in networks with insulated neutral | |
| RU2284082C2 (en) | Protective device for electrical equipment of high-voltage substations and power transmission lines | |
| Tian et al. | Shunt capacitor bank protection in UHV pilot project | |
| KR20210124183A (en) | Fault protection configuration of resettable transformer protectors | |
| RU2159980C1 (en) | Method and device for directional overcurrent protection of two parallel lines in three-phase electrical installation | |
| RU2014706C1 (en) | Device for limiting of parameters of electromagnetic processes under emergency operation | |
| Al-Abdulwahab et al. | Challenges in offshore power systems: Pushing HVAC transmission to the limit | |
| RU1836774C (en) | Internal surge and ferroresonance process limiting arrangement for systems with compensated capacitive fault-to earth current | |
| RU117707U1 (en) | DEVICE OF SUPPRESSION OF THE ACERIODIC COMPONENT IN THE CURRENT OF A LINEAR CIRCUIT BREAKER | |
| SU907682A1 (en) | Device for limiting overvoltages and short-circuiting currents at high-voltage substation | |
| SU907654A1 (en) | Device for limiting overvoltages and short-circuiting currents at high-voltage substation | |
| SU1048545A1 (en) | Device for limiting ferroresonance process | |
| Al-Abdulwahab et al. | Challenges in Offshore Power Systems: Pushing HVac Transmission to the Limit | |
| RU1772862C (en) | Device to protect instrument voltage transformer from damage at ferroresonance processes in insulated neutral network | |
| RU118490U1 (en) | DAMPING DEVICE OF APERIODIC COMPONENT IN A LINE CIRCUIT CURRENT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090326 |