RU2454769C1 - Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети - Google Patents
Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454769C1 RU2454769C1 RU2011120203/07A RU2011120203A RU2454769C1 RU 2454769 C1 RU2454769 C1 RU 2454769C1 RU 2011120203/07 A RU2011120203/07 A RU 2011120203/07A RU 2011120203 A RU2011120203 A RU 2011120203A RU 2454769 C1 RU2454769 C1 RU 2454769C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- network
- neutral
- grounding
- resistor
- triac
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для резистивного заземления нейтрали трехфазных электрических сетей. Технический эффект заключается в улучшении условий самогашения заземляющей дуги и сокращении длительности ее горения, повышении электробезопасности сети, снижении потерь энергии в заземляющем резисторе и его мощности. Для этого заявленное устройство состоит из заземляющего резистора с постоянным активным сопротивлением, подключенного одним из выводов к нейтрали электрической сети, а вторым выводом - к условному аноду симистора, условный катод которого заземлен. Между нейтралью сети и землей включен емкостный делитель напряжения. К нижнему плечу емкостного делителя подключена первичная обмотка трансформатора, а вторичная обмотка подключена к управляющему электроду симистора и его условному катоду. При неустойчивых дуговых замыканиях симистор открывается и подключает резистор к сети, снижая перенапряжения. При устойчивом замыкании тиристор закрыт и заземляющий резистор отключен от сети. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для резистивного заземления нейтрали электрических сетей.
Известно устройство заземления нейтрали электрической сети, представляющее дугогасящий реактор (ДГР). Недостатком его применения является значительная стоимость ДГР, а также необходимость подстройки тока компенсации (путем изменения отпайки или применения дорогостоящих автоматических систем настройки) при изменении емкостного тока замыкания на землю (ЕТЗЗ) [Базылев Б.И., Брянцев А.М., Долгополов А.Г и др. Дугогасящие реакторы с автоматической компенсацией емкостного тока замыкания на землю. - СПб.: Изд-во ПЭИПК Минтопэнерго России, 1999; Обабков В.К. Еще раз о компенсации емкостных токов в сетях 6-36 кВ.// Энергетик, №2, 2002] - отключениях и включениях питающих линий в сети.
Известно также устройство заземления (взятое в качестве прототипа), представляющее постоянный заземляющий/нейтральный резистор (R N) [Н.Н. Беляков. Перенапряжения от заземляющих дуг в сетях с активным сопротивлением в нейтрали. Труды ВНИИЭ, 1961, вып. 11, с. 84-101], включаемый между нейтралью сети и «землей» (контуром заземления подстанции). Такое устройство заземления применяется в сетях с малыми ЕТЗЗ, максимальные значения которых для сетей разных классов напряжения устанавливаются нормативными документами [Правила устройства электроустановок. - Изд. 7-е., НЦ ЭНАС, 2008]. Заземляющий резистор R N выбирается из условия приблизительного равенства ЕТЗЗ (I C) активному току замыкания на землю (I R=U ф/R N≅I C=3ωC ф U ф, где C ф, U ф - фазная емкость и напряжение сети), обусловленному включением R N в нейтраль электрической сети. Такой способ заземления позволяет снизить перенапряжения при однофазных дуговых замыканиях на землю (ОДЗ), что уменьшает электрическую нагрузку на изоляцию, в основном, неповрежденных фаз электрической сети. Однако включение резистора в нейтраль сети приводит к увеличению установившегося полного тока замыкания на землю. При выборе резистора из условия I R≅I C увеличение тока замыкания на землю составляет ~ раз. Повышенный ток замыкания на землю ухудшает условия самогашения заземляющей дуги, препятствует ее быстрому самогашению, снижает электробезопасность сети; в самом заземляющем резисторе выделяется значительная энергия, поскольку к нему прикладывается фазное напряжение.
Таким образом, анализ современного состояния техники указывает на необходимость разработки устройства заземления нейтрали трехфазной электрической сети, снижающего перенапряжения при ОДЗ, но не приводящего к увеличению установившегося тока замыкания на землю и длительности горения заземляющей дуги, и не снижающего электробезопасность сети. Устройство должно иметь пониженные потери энергии и соответственно уменьшенную мощность заземляющего резистора.
Эта задача достигается тем, что в известном устройстве резистивного заземления нейтрали трехфазной электрической сети, состоящем из заземляющего резистора с постоянным активным сопротивлением, подключенного одним из выводов к нейтрали электрической сети, второй вывод заземляющего резистора подключен к условному аноду симистора, а его условный катод соединен с землей (контуром заземления подстанции). Между нейтралью трехфазной электрической сети и землей включен емкостный делитель напряжения, состоящий из двух конденсаторов. Параллельно конденсатору, включенному между средней точкой емкостного делителя и землей, подключены выводы первичной обмотки трансформатора, а выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к управляющему электроду и условному катоду симистора. Параллельно симистору - между условным анодом и катодом включен защитный ограничитель перенапряжений нелинейный.
На фиг.1. приведена схема устройства импульсного подключения заземляющего резистора R N (1) в распределительную сеть. К нейтрали сетевой обмотки питающего трансформатора или специальному устройству выделения нейтрали (2) подключен заземляющий резистор R N (1). Последовательно с ним включен симистор (3), условный анод которого подключен к R N, а условный катод соединен с «землей». Между нейтралью сети и землей включен емкостный делитель напряжения, образованный конденсаторами С 1 (4) и С 2 (5). Параллельно нижнему плечу емкостного делителя напряжения (т.е. конденсатору С 2 (6)) включена первичная обмотка трансформатора Т (6), а его вторичная обмотка подключена к управляющему электроду и условному катоду симистора (3), который защищен ограничителем перенапряжений нелинейным (7). Все элементы, соединенные между заземляющим резистором R N и землей, включая вторичную обмотку трансформатора Т, выделены в отдельный блок (8).
Устройство работает следующим образом. Заземляющий резистор R N выбирают из условия полного стекания заряда (появляющегося на нейтрали сети после погасания заземляющей дуги) за один полупериод промышленной частоты (T0/2). За четыре постоянных времени 4τ≈4·3R N C ф (где - C ф - фазная емкость сети) заряд практически полностью стекает с нейтрали сети, поэтому T0/2=4τ (τ=T0/8).
После гашения заземляющей дуги в момент перехода высокочастотной составляющей тока замыкания через нуль на нейтрали сети быстро нарастает напряжение (u N) (фиг. 2). Под действием крутого фронта напряжения на нейтрали сети (u N) в контуре, образованном емкостным делителем С 1 (4) - С 2 (5) и трансформатором Т (6) (фиг. 1), возникает переходный процесс. Напряжение, появляющееся на выводах вторичной обмотки трансформатора и прикладываемое между управляющим электродом и условным катодом симистора, достаточно для его отпирания. Симистор отпирается, пропуская ток через заземляющий резистор и снижая напряжение на нейтрали сети; он закрывается при снижении через него тока до значения меньшего тока удержания.
При импульсном заземлении (ИЗ) нейтрали сети посредством устройства на фиг. 1 относительная энергия в заземляющем резисторе с некоторым условным сопротивлением R N=1 Ом, выделяемая в течение полупериода промышленной частоты T 0/2 после самогашения заземляющей дуги, равна
где U N0 - начальное по отношению к фазному максимальному значению (U фм) напряжение на нейтрали сети после погасания заземляющей дуги.
Относительная энергия, выделяемая при устойчивом («металлическом») замыкании на землю, при относительном напряжении в сети U фм=1 и постоянно включенном заземляющем резисторе, определяется по выражению:
Теоретически максимальное напряжение на нейтрали сети после погасания заземляющей дуги при первом переходе высокочастотной (перезарядной) составляющей тока через нуль равно в относительных единицах U N0=5/3 [Ф.А. Лихачев. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. - М.: Энергия, 1971]. Поэтому отношение энергий при различных способах заземления нейтрали сети будет равно:
Таким образом, при импульсном заземлении резистора R N, рассеиваемая в нем мощность, как минимум, на 31% меньше, чем при его постоянном подключении к нейтрали сети.
В реальных сетях в силу потерь как в самой сети, так и в дуговом канале заземляющей дуги среднее начальное смещение напряжения на нейтрали сети заметно меньше теоретически максимального значения, оно составляет (в относительных единицах) приблизительно U N0≈1 [Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. Результаты мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных сетях. - Электрические станции, № 8, 2002]. Поэтому требуемая мощность заземляющего резистора R N при импульсном заземлении составляет лишь ~25% по отношению к мощности, требуемой при его постоянном включении.
При многократных ОДЗ в силу ухудшения диэлектрических свойств участка сети с дефектной изоляцией процесс замыкания на землю со временем часто приближается по характеру к устойчивому замыканию, что приводит к невключению искрового устройства присоединения (симистор 3 на фиг.1 не включается) в силу плавного изменения напряжения на нейтрали и исключает последующий разогрев заземляющего резистора. Одновременно снижается ток в канале заземляющей дуги, улучшаются условия ее самогашения и повышается электробезопасность сети.
На фиг. 2 приведены расчетные осциллограммы, полученные моделированием переходного процесса однофазного замыкания на землю при неустойчивом и устойчивом замыкании. При неустойчивом замыкании (t<tу - фиг. 2) после гашения заземляющей дуги происходит быстрый рост напряжения на нейтрали (u N), и на вторичной обмотке трансформатора формируются импульсы напряжения (u зап), открывающие симистор. Открытие симистора приводит к приложению напряжения к заземляющему резистору (u RN), и, соответственно, к протеканию через него тока. При установлении устойчивого замыкания на землю (t>tу - фиг. 2) напряжение на поврежденной фазе u ф мало, напряжение на нейтрали сети u N имеет форму, близкую к синусоидальной, поэтому напряжение запуска u зап незначительно, и открытия симистора не происходит - заземляющий резистор отключен от нейтрали сети, и в месте замыкания протекает только емкостный ток (I C).
В высоковольтных сетях в некоторых случаях может потребоваться последовательное включение нескольких блоков 8 в силу ограниченности рабочего напряжения симисторов. В этом случае количество изолированных друг от друга вторичных обмоток трансформатора Т соответствует количеству последовательно включенных блоков.
Таким образом, предлагаемое устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети автоматически включает заземляющий резистор при дуговых (неустойчивых) замыканиях на землю, снижая перенапряжения на неповрежденных фазах, и отключает резистор при устойчивом замыкании на землю. Автоматическое отключение резистора при устойчивом замыкании снижает полный ток замыкания, способствует более быстрому самогашению заземляющей дуги, повышает электробезопасность сети. Потери энергии в заземляющем резисторе снижаются, а сам резистор может быть изготовлен на существенно меньшую расчетную мощность.
Claims (1)
- Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети, состоящее из заземляющего резистора с постоянным активным сопротивлением, подключенного одним из выводов к нейтрали электрической сети, отличающееся тем, что второй вывод заземляющего резистора подключен к условному аноду симистора, а условный катод симистора соединен с землей, между нейтралью трехфазной электрической сети и землей включен емкостный делитель напряжения, состоящий из двух конденсаторов, параллельно конденсатору, включенному между средней точкой емкостного делителя и землей, подключены выводы первичной обмотки трансформатора, выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к управляющему электроду и условному катоду симистора, параллельно симистору между условным анодом и катодом включен защитный ограничитель перенапряжений нелинейный.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120203/07A RU2454769C1 (ru) | 2011-05-19 | 2011-05-19 | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120203/07A RU2454769C1 (ru) | 2011-05-19 | 2011-05-19 | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2454769C1 true RU2454769C1 (ru) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011120203/07A RU2454769C1 (ru) | 2011-05-19 | 2011-05-19 | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2454769C1 (ru) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516437C2 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-05-20 | Владимир Анатольевич Благинин | Способ заземления нейтрали |
RU2563342C1 (ru) * | 2014-02-26 | 2015-09-20 | Алексей Алексеевич Кувшинов | Способ активного заземления нейтрали силового трансформатора |
CN105515399A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-04-20 | 南京交通职业技术学院 | 一种交流调压节能电源旁路装置 |
RU2586326C1 (ru) * | 2015-03-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора |
RU2606405C1 (ru) * | 2015-11-26 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Способ резистивно-тиристорного заземления нейтрали силового трансформатора |
RU2640033C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-12-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
RU178102U1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Устройство защитного отключения |
RU181036U1 (ru) * | 2017-07-13 | 2018-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Устройство заземления нейтрали |
RU194369U1 (ru) * | 2019-06-17 | 2019-12-09 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
RU2727727C1 (ru) * | 2017-07-05 | 2020-07-23 | Чанша Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи | Безопасный операционный способ снижения напряжения и устранения искрения фазы замыкания на землю выключенной системы заземления |
RU198869U1 (ru) * | 2020-01-31 | 2020-07-30 | OOO "НИР Энерго" | Реактор заземляющий дугогасящий с распределенными немагнитными зазорами РДМК, РДСК регулированием по вторичной обмотке |
RU2761296C1 (ru) * | 2020-11-30 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ заземления нейтрали |
CN114217135A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-22 | 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 | 一种中性点接地电阻确定方法及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0007208A1 (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-23 | Eaton International Corporation | A.C. power overload protection control |
SU955352A1 (ru) * | 1980-05-05 | 1982-08-30 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Устройство дл автоматической настройки дугогас щего реактора в резонанс с сетью |
RU2216086C1 (ru) * | 2002-02-19 | 2003-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект" | Устройство для ограничения токов несимметричных коротких замыканий в многофазной высоковольтной сети |
RU2284083C2 (ru) * | 2003-08-18 | 2006-09-20 | Татьяна Ивановна Ефименко | Устройство компенсации однофазных емкостных токов замыкания и ограничения внутренних перенапряжений в высоковольтных сетях |
RU2342756C1 (ru) * | 2007-12-27 | 2008-12-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ ограничения перенапряжений в электросетях |
-
2011
- 2011-05-19 RU RU2011120203/07A patent/RU2454769C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0007208A1 (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-23 | Eaton International Corporation | A.C. power overload protection control |
SU955352A1 (ru) * | 1980-05-05 | 1982-08-30 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Устройство дл автоматической настройки дугогас щего реактора в резонанс с сетью |
RU2216086C1 (ru) * | 2002-02-19 | 2003-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект" | Устройство для ограничения токов несимметричных коротких замыканий в многофазной высоковольтной сети |
RU2284083C2 (ru) * | 2003-08-18 | 2006-09-20 | Татьяна Ивановна Ефименко | Устройство компенсации однофазных емкостных токов замыкания и ограничения внутренних перенапряжений в высоковольтных сетях |
RU2342756C1 (ru) * | 2007-12-27 | 2008-12-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ ограничения перенапряжений в электросетях |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕЛЯКОВ Н.Н. Перенапряжения от заземляющих дуг в сетях с активным сопротивлением в нейтрали. Труды ВНИИЭ, 1961, вып.11, с.84-101. * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516437C2 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-05-20 | Владимир Анатольевич Благинин | Способ заземления нейтрали |
RU2563342C1 (ru) * | 2014-02-26 | 2015-09-20 | Алексей Алексеевич Кувшинов | Способ активного заземления нейтрали силового трансформатора |
RU2586326C1 (ru) * | 2015-03-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора |
RU2606405C1 (ru) * | 2015-11-26 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Способ резистивно-тиристорного заземления нейтрали силового трансформатора |
RU2640033C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-12-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
CN105515399A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-04-20 | 南京交通职业技术学院 | 一种交流调压节能电源旁路装置 |
CN105515399B (zh) * | 2016-01-28 | 2018-06-26 | 南京交通职业技术学院 | 一种交流调压节能电源旁路装置 |
RU2727727C1 (ru) * | 2017-07-05 | 2020-07-23 | Чанша Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи | Безопасный операционный способ снижения напряжения и устранения искрения фазы замыкания на землю выключенной системы заземления |
RU181036U1 (ru) * | 2017-07-13 | 2018-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Устройство заземления нейтрали |
RU178102U1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Устройство защитного отключения |
RU194369U1 (ru) * | 2019-06-17 | 2019-12-09 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети |
RU198869U1 (ru) * | 2020-01-31 | 2020-07-30 | OOO "НИР Энерго" | Реактор заземляющий дугогасящий с распределенными немагнитными зазорами РДМК, РДСК регулированием по вторичной обмотке |
RU2761296C1 (ru) * | 2020-11-30 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ заземления нейтрали |
CN114217135A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-22 | 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 | 一种中性点接地电阻确定方法及系统 |
CN114217135B (zh) * | 2021-12-16 | 2023-09-19 | 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 | 一种中性点接地电阻确定方法及系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2454769C1 (ru) | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети | |
US6459559B1 (en) | Thyristor controlled dynamic voltage suppressor for electric power systems | |
RU2741790C2 (ru) | Система ограничения перенапряжений для среднего и высокого напряжения | |
US20150055260A1 (en) | Fast Switch Fault Current Limiter | |
RU2342756C1 (ru) | Способ ограничения перенапряжений в электросетях | |
RU117738U1 (ru) | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети | |
RU2638571C1 (ru) | Подстанция трехфазного переменного тока | |
Kuczek et al. | Transformer switching with vacuum circuit breaker: case study of PV inverter LC filters impact on transient overvoltages | |
CN108879646A (zh) | 一种基于相控消弧线圈解决单相接地故障的方法 | |
Kaiser et al. | Safety considerations for the operation of bipolar DC-grids | |
CN109245068B (zh) | 一种中性点接地方式转换装置 | |
RU2284083C2 (ru) | Устройство компенсации однофазных емкостных токов замыкания и ограничения внутренних перенапряжений в высоковольтных сетях | |
Sonagra et al. | Controlled switching of non-coupled & coupled reactor for re-ignition free de-energization operation | |
RU2640033C2 (ru) | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети | |
Telander et al. | Surge limiters for vacuum circuit breaker switchgear | |
Barzegar et al. | Fusion TRV limiter a solution to modify interrupting characteristics of CBs with presence of resonance type SFCL | |
CN103560501A (zh) | 可控型小电阻消弧装置和方法 | |
RU194369U1 (ru) | Устройство заземления нейтрали трехфазной электрической сети | |
Velitsikakis et al. | 33kV cable connector failures due to shunt reactor switching by means of vacuum circuit breaker–A thorough investigation & mitigation analysis | |
CN203883464U (zh) | 可控型小电阻消弧装置 | |
Godechot et al. | New trends in capacitive switching current | |
CN207184045U (zh) | 用于强雷电多脉冲环境下及防止防雷器起火燃烧的配电箱 | |
Seyedi et al. | Limitation of transmission line switching overvoltages | |
RU2399136C1 (ru) | Способ отключения короткого замыкания в электрической сети переменного тока высокого напряжения | |
Varodi et al. | Diagnosis of short circuit and the earthing of a transformer station |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150520 |