RU2586326C1 - Method for efficient earthing of power transformer neutral line - Google Patents

Method for efficient earthing of power transformer neutral line Download PDF

Info

Publication number
RU2586326C1
RU2586326C1 RU2015107329/07A RU2015107329A RU2586326C1 RU 2586326 C1 RU2586326 C1 RU 2586326C1 RU 2015107329/07 A RU2015107329/07 A RU 2015107329/07A RU 2015107329 A RU2015107329 A RU 2015107329A RU 2586326 C1 RU2586326 C1 RU 2586326C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
power transformer
power
thyristor switch
limiting resistor
Prior art date
Application number
RU2015107329/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Алексеевич Кувшинов
Вера Васильевна Вахнина
Алексей Николаевич Черненко
Татьяна Александровна Рыбалко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ)
Priority to RU2015107329/07A priority Critical patent/RU2586326C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586326C1 publication Critical patent/RU2586326C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used for protection of power transformers of electric stations and substations that operate in electric networks with rated voltage of 110 kV and higher against geo-induced currents in periods of geomagnetic activity at space weather perturbations. Method for efficient earthing power transformer neutral line through current-limiting resistor and thyristor switch consists in fact that in case of abnormal and emergency situations is switching thyristor switch, which is connected in parallel with current-limiting resistor and control pulses, thus providing continuous conductivity thyristor switch. Fixed appearance of constant component of currents and second harmonic phase current high-voltage winding of power transformer. In case said currents permissible values of supply of control pulses to the thyristor key. Resumed supply of control pulses only after termination of constant component currents.
EFFECT: technical result consists in reduction of losses of active power in current limiting resistor and reactive power in power transformer.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций, работающих в электрических сетях с номинальным напряжением 110 кВ и выше, от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды.The invention relates to the field of electric power and can be used to protect power transformers of power plants and substations operating in electric networks with a nominal voltage of 110 kV and above, from the effects of geo-induced currents during periods of geomagnetic activity during disturbances in space weather.

Известен способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора через токоограничивающий резистор [1].A known method of effective grounding of the neutral power transformer through a current-limiting resistor [1].

Известный способ позволяет ограничить величину геоиндуцированных токов в обмотках высокого напряжения силового трансформатора в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды до безопасного уровня, при котором не происходит одностороннего насыщения магнитной системы и увеличения потерь реактивной мощности. Однако при этом появляются дополнительные потери активной мощности в токоограничивающем резисторе, величина которых тем больше, чем больше несимметрия фазных напряжений в примыкающей электрической сети. Кроме того, общая продолжительность геомагнитной активности, при которой необходимо резистивное заземление нейтрали, не превышает 1% общей продолжительности работы силового трансформатора в электрической сети. При колебаниях напряжения в электрической сети и неизменной величине сопротивления токоограничивающего резистора возможность одностороннего насыщения магнитной системы силового трансформатора сохраняется.The known method allows to limit the amount of geo-induced currents in the high voltage windings of the power transformer during periods of geomagnetic activity during space weather disturbances to a safe level at which there is no one-sided saturation of the magnetic system and an increase in reactive power losses. However, additional losses of active power appear in the current-limiting resistor, the magnitude of which is greater, the greater the asymmetry of the phase voltages in the adjacent electrical network. In addition, the total duration of geomagnetic activity, which requires resistive neutral grounding, does not exceed 1% of the total duration of the power transformer in the electrical network. With voltage fluctuations in the electric network and a constant value of the resistance of the current-limiting resistor, the possibility of one-sided saturation of the magnetic system of the power transformer remains.

Наиболее близким к предлагаемому является способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора через токоограничивающий резистор и тиристорный ключ, заключающийся в том, что при возникновении аномальных и аварийных ситуаций осуществляют коммутацию тиристорного ключа [2].Closest to the proposed one is a method of effectively grounding the neutral of the power transformer through a current-limiting resistor and a thyristor switch, which consists in the fact that when anomalous and emergency situations occur, the thyristor switch is switched [2].

Известный способ позволяет управлять режимом нейтрали силового трансформатора путем перехода от резистивного заземления в режим изолированной нейтрали и обратно. Если резистивное заземление нейтрали позволяет только ограничить величину геоиндуцированных токов, то режим изолированной нейтрали полностью исключает возможность протекания геоиндуцированных токов по обмоткам высокого напряжения силового трансформатора в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды. Однако такой режим не допустим в электрических сетях с номинальным напряжением выше 110 кВ. Это объясняется тем, что напряжение нейтрали в этом случае может превысить допустимую величину, например, из-за несимметрии фазных напряжений, поскольку существующие силовые трансформаторы с номинальным напряжением 110 кВ и выше имеют класс изоляции нейтрали не выше 35 кВ. Кроме того, изменение режима заземления нейтрали осуществляется без учета состояния магнитной системы силового трансформатора в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды и поэтому не исключает повышения потерь мощности в токоограничивающем резисторе и потерь реактивной мощности в силовом трансформаторе.The known method allows you to control the neutral mode of the power transformer by switching from resistive grounding to isolated neutral mode and vice versa. If the resistive grounding of the neutral allows only to limit the amount of geo-induced currents, the isolated neutral mode completely excludes the possibility of the flow of geo-induced currents through the high voltage windings of the power transformer during periods of geomagnetic activity during disturbances in space weather. However, this mode is not permissible in electrical networks with a rated voltage above 110 kV. This is because the neutral voltage in this case can exceed the permissible value, for example, due to the asymmetry of phase voltages, since existing power transformers with a rated voltage of 110 kV and higher have a neutral insulation class of no higher than 35 kV. In addition, the neutral grounding mode is changed without taking into account the state of the magnetic system of the power transformer during periods of geomagnetic activity with disturbances in space weather and therefore does not exclude an increase in power losses in the current-limiting resistor and losses of reactive power in the power transformer.

Цель предлагаемого изобретения состоит в уменьшении потерь активной мощности в токоограничивающем резисторе и реактивной мощности в силовом трансформаторе в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды.The purpose of the invention is to reduce the loss of active power in a current-limiting resistor and reactive power in a power transformer during periods of geomagnetic activity during disturbances in space weather.

Поставленная цель достигается тем, что тиристорный ключ соединяют параллельно с токоограничивающим резистором и подают управляющие импульсы, обеспечивая непрерывную проводимость тиристорного ключа, фиксируют появление постоянной составляющей тока нейтрали и второй гармоники фазного тока обмотки высокого напряжения силового трансформатора и в случае превышения указанными токами допустимых значений блокируют подачу управляющих импульсов на тиристорный ключ, а возобновляют подачу управляющий импульсов только после прекращения постоянной составляющей тока нейтрали.This goal is achieved by the fact that the thyristor switch is connected in parallel with the current-limiting resistor and the control pulses are supplied, ensuring the thyristor switch is continuously conducting, the appearance of the DC component of the neutral current and the second harmonic of the phase current of the high voltage winding of the power transformer is detected, and if the indicated currents exceed the permissible values, they block the supply control pulses to the thyristor switch, and resume the supply of control pulses only after the cessation of the thawed component of the neutral current.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.In FIG. 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method.

Устройство содержит токоограничивающий резистор 1, тиристорный ключ 2, соединенные между собой параллельно и одним из общих выводов с нейтралью обмоток высокого напряжения силового трансформатора 3. Тиристорный ключ 2 образован встречно-параллельно соединенными силовыми тиристорами 4, 5, управляющие электроды которых подключены к блоку управления 6. Второй общий вывод токоограничивающего резистора 1 и тиристорного ключа 2 заземлен через датчик постоянного тока 7, выход которого соединен с входом неинвертирующего триггера Шмитта 8. Прямой выход неинвертирующего триггера Шмитта 8 соединен с одним из входов двухвходового конъюнктора 9, а инверсный выход соединен с установочным входом «S» асинхронного RS-триггера 10. Выход двухвходового конъюнктора 9 соединен с установочным входом «R» асинхронного RS-триггера 10. Выход датчика второй гармоники 11 фазного тока обмотки высокого напряжения силового трансформатора 3 соединен через неинвертирующий триггер Шмитта 12 со вторым входом двухвходового конъюнктора 9.The device contains a current-limiting resistor 1, a thyristor switch 2 connected in parallel with one of the common conclusions with the neutral of the high voltage windings of the power transformer 3. The thyristor switch 2 is formed by counter-parallel connected power thyristors 4, 5, the control electrodes of which are connected to the control unit 6 The second common output of the current-limiting resistor 1 and thyristor switch 2 is grounded through a DC sensor 7, the output of which is connected to the input of a non-inverting Schmitt trigger 8. Direct the output of the non-inverting Schmitt trigger 8 is connected to one of the inputs of the two-input connector 9, and the inverse output is connected to the installation input "S" of the asynchronous RS-trigger 10. The output of the two-input connector 9 is connected to the installation input "R" of the asynchronous RS-trigger 10. The output of the second sensor the harmonics 11 of the phase current of the high voltage winding of the power transformer 3 is connected through a non-inverting Schmitt trigger 12 to the second input of the two-input connector 9.

Предлагаемый способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора заключается в следующем.The proposed method for effectively grounding the neutral of the power transformer is as follows.

В нормальных условиях, когда геомагнитное поле спокойное, постоянная составляющая тока нейтрали Iн силового трансформатора 3 равна нулю, поскольку отсутствуют геоиндуцированные токи в обмотках высокого напряжения. Именно геоиндуцированные токи, частота которых не превышает 0,1 Гц, остаются практически постоянными на протяжении десятков, сотен периодов сетевого напряжения. Поэтому выходной сигнал U(=) датчика постоянного тока 7 имеет нулевое значениеUnder normal conditions, when the geomagnetic field is calm, the constant component of the neutral current I n of the power transformer 3 is zero, since there are no geo-induced currents in the high voltage windings. It is geo-induced currents, whose frequency does not exceed 0.1 Hz, that remain practically constant for tens, hundreds of periods of mains voltage. Therefore, the output signal U (=) of the DC sensor 7 has a zero value

Figure 00000001
Figure 00000001

где Iн(=) - постоянная составляющая тока нейтрали силового трансформатора 3; К(=) - коэффициент передачи «вход-выход» датчика постоянного тока 7.where I n (=) is the constant component of the neutral current of the power transformer 3; To (=) is the input-output coefficient of the DC sensor 7.

При отсутствии геоиндуцированных токов одностороннего насыщения магнитной системы силового трансформатора 3 не происходит и в фазном токе Iф обмоток высокого напряжения отсутствуют четные гармоники, в том числе и наиболее значимая из них вторая гармоника. Поэтому выходной сигнал U(2) датчика второй гармоники 11 фазного тока имеет нулевое значениеIn the absence of geo-induced currents of one-sided saturation of the magnetic system of the power transformer 3 does not occur and in the phase current I f of the high voltage windings there are no even harmonics, including the most significant second harmonic. Therefore, the output signal U (2) of the second harmonic sensor 11 of the phase current has a zero value

Figure 00000002
Figure 00000002

где Iф(2) - действующее значение второй гармоники фазного тока обмотки высокого напряжения силового трансформатора 3; К(2) - коэффициент передачи «вход-выход» датчика второй гармоники 11 фазного тока.where I f (2) is the effective value of the second harmonic of the phase current of the high voltage winding of the power transformer 3; K (2) is the input-output transmission coefficient of the second harmonic sensor 11 of the phase current.

В этих условиях на прямом выходе неинвертирующего триггера Шмитта 8 присутствует сигнал логического «0», а на инверсном выходе - сигнал логической «1». На выходе неинвертирующего триггера Шмитта 12 присутствует сигнал логического «0». Таким образом, на входы двухвходового конъюнктора 9 поступают сигналы логического «0», устанавливая и на выходе уровень логического «0». В результате формируется комбинация сигналов S=1, R=0, которая устанавливает асинхронный RS-триггер 10 в единичное состояние Q=1, Q ¯ = 0

Figure 00000003
.Under these conditions, at the direct output of the non-inverting Schmitt trigger 8 there is a logic signal “0”, and at the inverse output, a signal of logic “1”. At the output of the non-inverting Schmitt trigger 12 there is a logical signal “0”. Thus, the inputs of the two-input connector 9 receive signals of logical "0", setting the output level of the logical "0". The result is a combination of signals S = 1, R = 0, which sets the asynchronous RS-trigger 10 in a single state Q = 1, Q ¯ = 0
Figure 00000003
.

Комбинация выходных сигналов Q=1, Q ¯ = 0

Figure 00000004
асинхронного RS-триггера 10 служит командой «Пуск» для блока управления 6, разрешая формирование управляющих импульсов силовыми тиристорам 4, 5 и обеспечивая непрерывную проводимость тиристорного ключа 2. Дифференциальное сопротивление силовых тиристоров 4, 5 в проводящем состоянии имеет крайне низкое значение - не более десятков мОм, а пороговое напряжение не превышает 1,0 В. В результате тиристорный ключ 2 в проводящем состоянии шунтирует токоограничивающий резистор 1 и создает режим глухозаземленной нейтрали силового трансформатора 3. Через силовые тиристоры 4, 5 будет протекать ток нулевой последовательности под воздействием напряжения нулевой последовательности, величина которого определяется несимметрией фазных напряжений обмоток высокого напряжения силового трансформатора 3The combination of output signals Q = 1, Q ¯ = 0
Figure 00000004
Asynchronous RS-flip-flop 10 serves as the “Start” command for control unit 6, allowing the formation of control pulses of power thyristors 4, 5 and providing continuous conductivity of thyristor switch 2. The differential resistance of power thyristors 4, 5 in the conductive state is extremely low - no more than tens mOhm, and the threshold voltage does not exceed 1.0 V. As a result, the thyristor switch 2 in the conductive state shunts the current-limiting resistor 1 and creates a dead-grounded neutral mode of the power transformer 3. Cher of power thyristors 4, 5 will be zero sequence current flow under the influence of the residual voltage, the magnitude of which is determined by the asymmetry of the power transformer phase voltages of high voltage winding 3

Figure 00000005
Figure 00000005

где U(0) - действующее значение напряжения нулевой последовательности; Uном - номинальное междуфазное напряжении обмоток высокого напряжения силового трансформатора 3; КU(0) - коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности, нормально допустимое значение которого составляет 2%, а предельно допустимое значение - 4%.where U (0) is the effective value of the voltage of the zero sequence; U nom - the nominal interphase voltage of the high voltage windings of the power transformer 3; K U (0) - voltage unbalance factor of zero sequence normally allowable value which is 2%, and the limit value - 4%.

Например, при Uном=110 кВ напряжение нулевой последовательности может достигать значений U(0)=(2,2÷4,4) кВ. В соответствии с изменением полярности мгновенных значений напряжения нулевой последовательности будет происходить поочередное включение силовых тиристоров 4, 5. В соответствии с выбранным на фиг. 1 направлением тока нейтрали через силовой тиристор 5 будет протекать положительная полуволна тока нулевой последовательности, а через силовой тиристор 4 - отрицательная полуволна.For example, if U = 110 kV rated residual voltage can reach values U (0) = (2,2 ÷ 4,4) kV. In accordance with a change in the polarity of the instantaneous values of the zero sequence voltage, the power thyristors 4, 5 will alternately turn on. In accordance with the one selected in FIG. 1, the direction of the neutral current through the power thyristor 5 will flow a positive half-wave of the current of the zero sequence, and through the power thyristor 4 - the negative half-wave.

В периоды геомагнитной активности при слабовозмущенном или возмущенном геомагнитном поле вариации последнего вызывают протекание в заземленных обмотках высокого напряжения силового трансформатора 3 геоиндуцированных токов IГИТ. В нейтрали силового трансформатора 3 геоиндуцированные токи отдельных фазных обмоток суммируются. Поэтому постоянная составляющая тока, протекающая через датчик постоянного тока 7, будет определяться величинойDuring periods of geomagnetic activity with a weakly perturbed or perturbed geomagnetic field, variations of the latter cause 3 geoinduced currents of I GIT in the grounded high voltage windings of the power transformer. In the neutral of the power transformer 3, the geo-induced currents of the individual phase windings are summed. Therefore, the DC component of the current flowing through the DC sensor 7 will be determined by

IH(=)=3·IГИТ,I H (=) = 3 · I GIT ,

а выходной сигнал датчика постоянного тока 7 достигнет значенияand the output signal of the DC sensor 7 reaches

U(=)=3·K(=)·IГИТ.U (=) = 3 · K (=) · I HIT.

Если уровень выходного сигнала U(=) датчика постоянного тока 7 превысит порог включения неинвертирующего триггера Шмитта 8, то на прямом выходе последнего и на соответствующем входе двухвходового конъюнктора 9 установится сигнал логической «1». Одновременно на инверсном выходе неинвертирующего триггера Шмитта 8 и соответственно на входе «S» асинхронного RS-триггера 10 устанавливается сигнал логического «0».If the level of the output signal U (=) of the DC sensor 7 exceeds the threshold for switching on the non-inverting Schmitt trigger 8, then a logical “1” signal will be established at the direct output of the latter and at the corresponding input of the two-input connector 9. At the same time, the logic signal “0” is set at the inverse output of the non-inverting Schmitt trigger 8 and, respectively, at the input “S” of the asynchronous RS-trigger 10.

При сохранении на выходе датчика второй гармоники 11 фазного тока уровня сигнала, недостаточного для переключения неинвертирующего триггера Шмитта 12 (интенсивность геоиндуцированных токов недостаточна для одностороннего насыщения магнитной системы силового трансформатора 3), на выходе двухвходового конъюнктора 9 сохраняется сигнал логического «0». В этом случае на входах асинхронного RS-триггера 10 устанавливается комбинация сигналов S=0, R=0. Однако такая комбинация не приведет к переключению асинхронного RS-триггера 10, который остается в единичном состоянии, продолжая формировать команду «Пуск» для блока управления 6. Поэтому продолжается подача управляющих импульсов на силовые тиристоры 4, 5 и режим глухозаземленной нейтрали силового трансформатора сохраняется.If the output signal of the second harmonic 11 of the phase current of the signal level is insufficient to switch the non-inverting Schmitt trigger 12 (the intensity of the geo-induced currents is insufficient for one-sided saturation of the magnetic system of the power transformer 3), the logic signal “0” is stored at the output of the two-input connector. In this case, the combination of signals S = 0, R = 0 is set at the inputs of the asynchronous RS-trigger 10. However, this combination will not lead to the switching of the asynchronous RS-flip-flop 10, which remains in a single state, continuing to generate the “Start” command for the control unit 6. Therefore, the supply of control pulses to the power thyristors 4, 5 continues and the dead-earth neutral mode of the power transformer is maintained.

В периоды повышенной геомагнитной активности интенсивность геоиндуцированных токов достаточна для одностороннего насыщения магнитной системы силового трансформатора 3, которое сопровождается многократным увеличением тока намагничивания за счет только одной полуволны. Поэтому в составе тока намагничивания появляются четные гармоники, из которых наиболее значимой является вторая гармоника. В составе фазного тока обмотки высокого напряжения силового трансформатора 3 также появляется вторая гармоника, вызывающая пропорциональное увеличение выходного сигнала U(2) датчика второй гармоники 11 фазного тока.During periods of increased geomagnetic activity, the intensity of the geo-induced currents is sufficient for one-sided saturation of the magnetic system of the power transformer 3, which is accompanied by a multiple increase in the magnetization current due to only one half-wave. Therefore, even harmonics appear in the magnetization current, of which the second harmonic is the most significant. The second harmonic also appears in the composition of the phase current of the high voltage winding of the power transformer 3, causing a proportional increase in the output signal U (2) of the second harmonic sensor 11 of the phase current.

Если уровень выходного сигнала U(2) датчика второй гармоники 11 фазного тока превысит порог включения неинвертирующего триггера Шмитта 12, то на выходе последнего и на соответствующем входе двухвходового конъюнктора 9 устанавливаются сигналы логической «1». В результате формируются установочные сигналы R=1, S=0, которые сбрасывают асинхронный RS-триггер 10 в нулевое состояние Q=0, Q ¯ = 1

Figure 00000006
. Комбинация выходных сигналов Q=0, Q ¯ = 1
Figure 00000007
асинхронного RS-триггера 10 служит командой «Стоп» для блока управления 6, запрещая подачу управляющих импульсов на силовые тиристоры 4, 5. В результате тиристорный ключ 2 запирается, а нейтраль силового трансформатора 3 заземляется через токоограничивающий резистор 1.If the level of the output signal U (2) of the second-harmonic sensor 11 of the phase current exceeds the threshold for switching on the non-inverting Schmitt trigger 12, then the output of the last and the corresponding input of the two-input connector 9 are set to logic 1. As a result, the setup signals R = 1, S = 0 are generated, which reset the asynchronous RS-trigger 10 to the zero state Q = 0, Q ¯ = one
Figure 00000006
. The combination of output signals Q = 0, Q ¯ = one
Figure 00000007
Asynchronous RS-flip-flop 10 serves as a “Stop” command for control unit 6, prohibiting the supply of control pulses to power thyristors 4, 5. As a result, thyristor switch 2 is locked, and the neutral of power transformer 3 is grounded through a current-limiting resistor 1.

Силовой трансформатор 3 начинает работать в режиме резистивного заземления нейтрали, в котором величина геоиндуцированных токов уменьшается токоограничивающим резистором 1. Показателем эффективности токоограничивающего резистора 1 служит отношение величин геоиндуцированных токов при резистивном заземлении нейтрали и глухозаземленной нейтрали, которое определяется выражениемThe power transformer 3 starts to work in the neutral resistive grounding mode, in which the value of the geo-induced currents is reduced by the current-limiting resistor 1. The efficiency indicator of the current-limiting resistor 1 is the ratio of the values of the geo-induced currents in the case of resistive grounding of the neutral and the grounded neutral, which is determined by the expression

Figure 00000008
Figure 00000008

где IГИТ(R) - величина геоиндуцированного тока при резистивном заземлении нейтрали силового трансформатора 3; IГИТ(⊥) - величина геоиндуцированного тока при глухозаземленной нейтрали силового трансформатора 3; R - сопротивление токоограничивающего резистора 1; rΣ - суммарное активное сопротивление обмоток высокого напряжения силового трансформатора 3, фазных проводов примыкающей воздушной линии, заземляющего устройства; R*=R/rΣ - относительная величина сопротивления токоограничивающего резистора 1.where I GIT (R) is the value of the geo-induced current with resistive grounding of the neutral of the power transformer 3; I GIT (⊥) - the value of the geoinduced current with a grounded neutral of the power transformer 3; R is the resistance of the current-limiting resistor 1; r Σ is the total active resistance of the high voltage windings of the power transformer 3, phase wires of the adjacent overhead line, grounding device; R * = R / r Σ is the relative value of the resistance of the current-limiting resistor 1.

Как видно, уже при R*≥2 величину геоиндуцированного тока можно уменьшить более чем в 3 раза. Таким образом, выбирая относительную величину R* сопротивления токоограничивающего резистора 1 можно снизить величину геоиндуцированного тока до любого наперед заданного безопасного уровня.As can be seen, even at R * ≥2, the value of the geoinduced current can be reduced by more than 3 times. Thus, choosing the relative value R * of the resistance of the current-limiting resistor 1, it is possible to reduce the value of the geo-induced current to any predetermined safe level.

После выключения тиристорного ключа 2 и перехода силового трансформатора 3 в режим резистивного заземления нейтрали величина геоиндуцированного тока уменьшится. Это приведет к уменьшению постоянной составляющей тока нейтрали, протекающей через датчик постоянного тока 7, и к уменьшению второй гармоники фазного тока обмоток высокого напряжения силового трансформатора 3, протекающей через датчик второй гармоники 11 фазного тока. Пропорционально снизятся и уровни сигналов U(=), U(2) на выходах датчика постоянного тока 7 и датчика второй гармоники 11 фазного тока. Однако благодаря гистерезису передаточной характеристики выключения неинвертирующих триггеров Шмитта 8 и 12 не произойдет и на входах двухвходового конъюнктора 9 сохранятся уровни сигналов логической «1». Достаточно, чтобы нижние пороги срабатывания неинвертирующих триггеров Шмитта 8 и 12 были установлены с небольшим превышением нулевого уровня. Тогда режим резистивного заземления нейтрали силового трансформатора 3 будет продолжаться до прекращения возмущений космической погоды.After turning off the thyristor switch 2 and the transition of the power transformer 3 to the resistive grounding mode of neutral, the value of the geo-induced current will decrease. This will lead to a decrease in the DC component of the neutral current flowing through the DC sensor 7, and to a decrease in the second harmonic of the phase current of the high voltage windings of the power transformer 3, flowing through the second harmonic sensor 11 of the phase current. The signal levels U (=) , U (2) at the outputs of the DC sensor 7 and the second harmonic sensor 11 of the phase current will also decrease proportionally. However, due to the hysteresis of the transfer characteristic, the shutdown of non-inverting Schmitt triggers 8 and 12 will not occur and at the inputs of the two-input connector 9, the signal levels of logical “1” will be preserved. It is enough that the lower thresholds for the operation of non-inverting Schmitt triggers 8 and 12 are set with a slight excess of the zero level. Then, the resistive grounding mode of the neutral of the power transformer 3 will continue until the termination of space weather disturbances.

При снижении интенсивности геоиндуцированных токов до уровня, при котором прекращается одностороннее насыщение магнитной системы силового трансформатора 3, выходной сигнал датчика второй гармоники 11 фазного тока снижается до нуля. Неинвертирующий триггер Шмитта 12 выключается, и на соответствующем входе двухвходового конъюнктора 9 устанавливается сигнал логического «0». На входе R асинхронного RS-триггера 10 также устанавливается сигнал логического «0». Однако новая комбинация установочных сигналов R=0, S=0 не изменяет состояния асинхронного RS-триггера 10, и команда «Стоп» для блока управления 6 не снимается. Режим резистивного заземления нейтрали силового трансформатора 3 сохраняется.When the intensity of the geo-induced currents is reduced to a level at which the one-sided saturation of the magnetic system of the power transformer 3 is stopped, the output signal of the second harmonic sensor 11 of the phase current decreases to zero. The non-inverting Schmitt trigger 12 is turned off, and a logical “0” signal is set at the corresponding input of the two-input conjunctor 9. At the input R of the asynchronous RS-flip-flop 10, a logical “0” signal is also set. However, the new combination of setting signals R = 0, S = 0 does not change the state of the asynchronous RS-trigger 10, and the Stop command for the control unit 6 is not removed. The resistive earth mode of the neutral of the power transformer 3 is maintained.

При дальнейшем снижении интенсивности геоиндуцированных токов вплоть до полного прекращения выходной сигнал датчика постоянного тока 7 также снижается до нуля. Неинвертирующий триггер Шмитта 8 выключается, и на инверсном выходе устанавливается сигнал логической «1». В результате формируется комбинация сигналов S=l, R=0, которая устанавливает асинхронный RS-триггер 10 в единичное состояние Q=1, Q ¯ = 0

Figure 00000009
, возобновляя команду «Пуск» для блока управления 6. Силовые тиристоры 4,5 начинают поочередно включаться и тиристорный ключ 2 вновь создает режим глухозаземленной нейтрали силового трансформатора 3.With a further decrease in the intensity of geo-induced currents until the complete cessation of the output signal of the DC sensor 7 also decreases to zero. The non-inverting Schmitt trigger 8 is turned off, and the logic signal “1” is set at the inverse output. The result is a combination of signals S = l, R = 0, which sets the asynchronous RS-trigger 10 in a single state Q = 1, Q ¯ = 0
Figure 00000009
, resuming the “Start” command for the control unit 6. Power thyristors 4,5 start to turn on alternately and thyristor switch 2 again creates a dead-grounded neutral mode of the power transformer 3.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создавать режим резистивного заземления нейтрали силового трансформатора 3 только в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды для ограничения величины геоиндуцированного тока. Переход в режим резистивного заземления происходит при величине геоиндуцированного тока, достаточного для одностороннего насыщения магнитной системы силового трансформатора 3. Возвращение в режим глухозаземленной нейтрали происходит при прекращении геоиндуцированных токов. Этим достигается положительный эффект, который заключается в уменьшении потерь активной мощности в токоограничивающем резисторе 1 за счет минимизации продолжительности режима резистивного заземления и уменьшения потерь реактивной мощности за счет ограничения величины геоиндуцированного тока до безопасного уровня, при котором не происходит одностороннего насыщения магнитной системы силового трансформатора 3.Thus, the proposed method allows you to create a resistive grounding neutral neutral power transformer 3 only during periods of geomagnetic activity with disturbances in space weather to limit the magnitude of the geoinduced current. The transition to resistive grounding occurs when the magnitude of the geoinduced current is sufficient for one-sided saturation of the magnetic system of the power transformer 3. Returning to dead-grounded neutral occurs when the geo-induced currents cease. This achieves a positive effect, which consists in reducing the loss of active power in the current-limiting resistor 1 by minimizing the duration of the resistive grounding mode and reducing the loss of reactive power by limiting the value of the geo-induced current to a safe level at which one-way saturation of the magnetic system of the power transformer 3 does not occur.

Источники информацииInformation sources

1. Кадомская К.П. Системный подход к выбору резисторов в нейтралях силовых трансформаторов в электрических сетях 110-750 кВ / К.П. Кадомская, Б.К. Максимов, А.А. Челазнов // Электрические станции. - 1997. - №10.1. Kadomskaya K.P. A systematic approach to the selection of resistors in the neutrals of power transformers in electric networks 110-750 kV / K.P. Kadomskaya, B.K. Maximov, A.A. Chelaznov // Electric stations. - 1997. - No. 10.

2. Садыгов Г.С. Заземление нейтрали сетей 6-10 кВ с помощью управляемого высоковольтного тиристорного коммутатора и резистора / Г.С. Садыгов, Х.И. Набиев, Н.И. Оруджов // Промышленная энергетика. - 1998. - №3.2. Sadigov G.S. Grounding neutral of 6-10 kV networks using a controlled high-voltage thyristor switch and resistor / G.S. Sadigov, H.I. Nabiev, N.I. Orujov // Industrial Energy. - 1998. - No. 3.

Claims (1)

Способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора через токоограничивающий резистор и тиристорный ключ, заключающийся в том, что при возникновении аномальных и аварийных ситуаций осуществляют коммутацию тиристорного ключа, отличающийся тем, что тиристорный ключ соединяют параллельно с токоограничивающим резистором и подают управляющие импульсы, обеспечивая непрерывную проводимость тиристорного ключа, фиксируют появление постоянной составляющей тока нейтрали и второй гармоники фазного тока обмотки высокого напряжения силового трансформатора и в случае превышения указанными токами допустимых значений блокируют подачу управляющих импульсов на тиристорный ключ, а возобновляют подачу управляющих импульсов только после прекращения постоянной составляющей тока нейтрали. A method of efficiently grounding the neutral of a power transformer through a current-limiting resistor and a thyristor switch, which consists in the fact that, in the event of abnormal and emergency situations, the thyristor switch is switched, characterized in that the thyristor switch is connected in parallel with the current-limiting resistor and supply control pulses, providing continuous conductivity of the thyristor switch , fix the appearance of the DC component of the neutral current and the second harmonic of the phase current of the high voltage winding power transformer and if the indicated currents exceed the permissible values, they block the supply of control pulses to the thyristor switch, and resume the supply of control pulses only after the DC component of the neutral current stops.
RU2015107329/07A 2015-03-03 2015-03-03 Method for efficient earthing of power transformer neutral line RU2586326C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015107329/07A RU2586326C1 (en) 2015-03-03 2015-03-03 Method for efficient earthing of power transformer neutral line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015107329/07A RU2586326C1 (en) 2015-03-03 2015-03-03 Method for efficient earthing of power transformer neutral line

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586326C1 true RU2586326C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015107329/07A RU2586326C1 (en) 2015-03-03 2015-03-03 Method for efficient earthing of power transformer neutral line

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586326C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660481C1 (en) * 2017-07-26 2018-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for managing efficient earthing of power transformer neutral line regime
RU2794749C1 (en) * 2022-11-03 2023-04-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for monitoring geo-induced current in the neutral of power transformer and for controlling the grounding mode

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU445094A1 (en) * 1971-12-29 1974-09-30 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Equipment for transformer neutral grounding
SU907682A1 (en) * 1980-06-05 1982-02-23 Производственное Энергетическое Объединение "Днепроэнерго" Device for limiting overvoltages and short-circuiting currents at high-voltage substation
WO1994023354A1 (en) * 1993-03-30 1994-10-13 Electric Power Research Institute, Inc. Dynamic phase angle regulation system
RU2260891C2 (en) * 2003-03-13 2005-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-ВНИИГАЗ" Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives)
CN200976492Y (en) * 2006-11-24 2007-11-14 华中科技大学 Ground transformer neutral point DC current suppression device
RU2454769C1 (en) * 2011-05-19 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭНЕРГОКОНСАЛТ" Grounding device of three-phase electrical network neutral

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU445094A1 (en) * 1971-12-29 1974-09-30 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Equipment for transformer neutral grounding
SU907682A1 (en) * 1980-06-05 1982-02-23 Производственное Энергетическое Объединение "Днепроэнерго" Device for limiting overvoltages and short-circuiting currents at high-voltage substation
WO1994023354A1 (en) * 1993-03-30 1994-10-13 Electric Power Research Institute, Inc. Dynamic phase angle regulation system
RU2260891C2 (en) * 2003-03-13 2005-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-ВНИИГАЗ" Device for resistive grounding of high-voltage line neutral (alternatives)
CN200976492Y (en) * 2006-11-24 2007-11-14 华中科技大学 Ground transformer neutral point DC current suppression device
RU2454769C1 (en) * 2011-05-19 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭНЕРГОКОНСАЛТ" Grounding device of three-phase electrical network neutral

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660481C1 (en) * 2017-07-26 2018-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for managing efficient earthing of power transformer neutral line regime
RU2794749C1 (en) * 2022-11-03 2023-04-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for monitoring geo-induced current in the neutral of power transformer and for controlling the grounding mode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9800171B2 (en) Protection system for DC power transmission system, AC-DC converter, and method of interrupting DC power transmission system
SE539392C2 (en) Arrangement, system, and method of interrupting current
CN207542770U (en) A kind of DC over-voltage protection circuit and the power grid power supply voltage-stabilized power supply circuit for including it
Ghanbari et al. Solid-state capacitor switching transient limiter based on Kalman filter algorithm for mitigation of capacitor bank switching transients
Jayamaha et al. Ground fault analysis and grounding design considerations in DC microgrids
RU2586326C1 (en) Method for efficient earthing of power transformer neutral line
RU2563342C1 (en) Active earthing method for power transformer neutral line
WO2019086058A1 (en) The method of connection to limit the value of voltage between the neutral point and ground in an alternating current electric network
RU171479U1 (en) Resistive grounding device
RU2606405C1 (en) Method of power transformer neutral line resistive-thyristor earthing
CN205544984U (en) Power supply unit with wide developments input adaptability
Bajpai Power quality improvement using AC to AC PWM converter for distribution line
Baimel et al. Full theoretical analysis with simulation-based verification of thyristors-bridge-type SFCL operation modes
RU2660481C1 (en) Method for managing efficient earthing of power transformer neutral line regime
RU2615782C1 (en) Alternating current voltage stabilizing regulator
Aredes et al. HVDC tapping using soft switching techniques
RU2640033C2 (en) Neutral grounding device of three-phase electrical network
Milanov et al. Fast-acting protection of a semiconductor converter by means of short-circuiting thyristor
RU2794749C1 (en) Method for monitoring geo-induced current in the neutral of power transformer and for controlling the grounding mode
Kaur et al. Simulation and Analysis for Mitigating voltage sags and swells
RU103684U1 (en) DEVICE FOR PROTECTING APPLIANCES FROM VOLTAGE VOLTAGE IN ELECTRICAL NETWORK
Noh et al. A study on a protection system for low voltage DC distribution system based on solid state fault current limiter
Rossini et al. Power converter topologies with energy recovery and grid power limitation for inductive load applications
KR102122146B1 (en) Three phase transformer type superconducting fault current limiter using double quench
RU108233U1 (en) DEVICE FOR REDUCING CURRENT RISES WHEN TURNING ON THE TRANSFORMER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170304