RU74014U1

RU74014U1 - Схема защиты для трансформаторов напряжения

Info

Publication number: RU74014U1
Application number: RU2007148498/22U
Authority: RU
Inventors: Войцех ПЯСЕЦКИ; Марек Флорковски; Мариуш ЛЮТО; Пентти Махонен
Original assignee: Абб Рисерч Лтд
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2008-06-10
Also published as: ES1066799Y; CZ19539U1; EP1727257A1; ES1066799U; CN201126957Y; WO2006126904A1

Abstract

РЕФЕРАТ

Объектом полезной модели является схема защиты для трансформаторов напряжения, находящая применение при ослаблении феррорезонансных колебаний, возникающих в трансформаторах напряжения в сети высокого напряжения.

Система согласно признакам полезной модели отличается тем, что гасящий резистор (2) и элемент (3) тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения посредством электронной коммутационной схемы (4) с пороговой коммутационной характеристикой, так что превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения обращает коммутационную схему (4) в ее проводящее состояние. Электронная коммутационная схема (4) содержит симистор (6), имеющий затвор, управляемый посредством динистора (7).

Description

2420-147974RU/011

СХЕМА ЗАЩИТЫ ДЛЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Для ослабления феррорезонансных колебаний в электрооборудовании, а особенно, в трансформаторах напряжения, которые работают в трехфазных сетях, типично используется ослабляющий резистор с сопротивлением в несколько десятков Ом. Такой резистор присоединен к трем вспомогательным вторичным обмоткам трех однофазных трансформаторов, формирующих схему разомкнутого треугольника. Хотя это решение использует простую конструкцию, оно имеет значительные недостатки. В случае продолжительного разбаланса в питающей сети небольшое значение сопротивления ослабляющего резистора, которое требуется для результативности ослабления феррорезонансных колебаний, оборачивается опасностью теплового повреждения трансформаторов напряжения или самого резистора. На практике используются ослабляющие резисторы с мощностью в несколько сотен Ватт и большими размерами.

Из описания патента Германии DE 1 265 836 известна схема для гашения релаксационных колебаний в однополюсном заземленном индуктивном трансформаторе напряжения в трехфазной сети. В этой схеме ослабляющий резистор присоединен к скомпонованным разомкнутым треугольником вспомогательным обмоткам трех

однофазных трансформаторов рабочими контактами трех реле. Рабочие контакты активируются вторичными обмотками трансформаторов. Использование таких реле дает возможность отсоединять ослабляющий резистор в случае разбаланса сети, который вызывается коротким замыканием на землю.

Недостаток этого решения состоит в необходимости использования электромеханических элементов, таких как реле, и неизбежности управлять ими посредством дополнительных вторичных обмоток трансформаторов.

Из описания патента Великобритании GB 1 150 865 известна управляемая антиферрорезонансная схема для емкостного трансформатора напряжения. Эта схема содержит гасящую нагрузку, управляемый затвором полупроводниковый ключ и средство запуска. Полупроводниковый ключ обеспечивает присоединение гасящей нагрузки к промежуточному трансформатору. Средство запуска обеспечивает рабочее состояние управляемого затвором полупроводникового ключа во время наличия нежелательных колебаний.

Подобным образом, из заявки DE 2 704 112 на выдачу патента Германии, известна система защиты, которая защищает вторичную обмотку переходного индуктивного трансформатора. Эта система содержит гасящую нагрузку, которая соединена с резистором PTC (с положительным температурным коэффициентом), который соединяется с ключом. Ключ управляется элементом настройки выдержки, который включает гасящую нагрузку на время нагрева резистора PTC.

Из публикации к международной заявке WO 2005/008859 известна система защиты трансформатора напряжения средней мощности, которая содержит ослабляющий резистор, присоединенный к системе разомкнутого треугольника из трех вспомогательных вторичных обмоток трех однофазных трансформаторов. Между ослабляющим резистором и выходом промежуточной вторичной обмотки одного из однофазных трансформаторов есть элемент, обладающий характеристикой порогового напряжения и тока, и плавкая вставка, которые соединены последовательно. Предпочтительно, плавкая вставка принимает вид резистора PTC, а элемент с характеристикой порогового напряжения и тока принимает вид двух стабилитронов, двухтактным образом соединенные друг с другом, или варистор.

Недостаток представленной системы состоит в том, что, в случае использования элемента, обладающего характеристикой порогового тока и напряжения, значительная тепловая мощность рассеивается, когда превышается порог напряжения. Это является результатом большого значения произведения порогового напряжения и тока. Таковое является причиной того, что элементы, имеющие характеристики порогового напряжения и тока, то есть стабилитроны или варисторы, должны иметь такие пространственные размеры, чтобы они выдерживали значительную тепловую нагрузку. Поэтому есть необходимость в нахождении другого элемента или схемы, содействующих протеканию тока через гасящий резистор и через термистор PTC, присоединенные к скомпонованным разомкнутым треугольником вспомогательным обмоткам трех однофазных трансформаторов напряжения, в случае появления феррорезонансных колебаний в по меньшей мере одном из трех трансформаторов в трехфазной сети.

Сущность схемы защиты для трансформаторов напряжения, присоединенных к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения, содержащей гасящий резистор и элемент тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, которые присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения электронной коммутационной схемой, имеющей пороговую коммутационную характеристику, с тем, чтобы превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения обращало электронную коммутационную схему в ее проводящее состояние, состоит в том, что гасящий резистор и элемент тепловой защиты присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения посредством коммутационной схемы, которая содержит симистор, имеющий затвор, управляемый посредством динистора.

Преимущество полезной модели состоит в значительном повышении тепловой мощности, рассеиваемой на элементе, содействующем протеканию тока через гасящий резистор и через термистор PTC, присоединенные к скомпонованным разомкнутым треугольником вспомогательным обмоткам трех однофазных трансформаторов напряжения, в случае появления феррорезонансных колебаний в по меньшей мере одном из трех трансформаторов в трехфазной сети.

Объект полезной модели представлен в вариантах осуществления на чертежах, где фиг. 1 показывает схему защиты для трансформаторов напряжения графическим образом, фиг. 2 - защитный элемент, известный из предшествующего уровня техники, фиг. 3 - обладающее признаками изобретения устройство с электронной коммутационной схемой.

Вспомогательные обмотки трех однофазных трансформаторов VT1, VT2, VT3 напряжения соединены друг с другом для формирования компоновки разомкнутого треугольника. Первичные обмотки A-N непосредственно связаны с трехфазной сетью RST и землей. Выводы вторичных обмоток a-n отдельных трансформаторов являются рабочими выходами этих трансформаторов. Выводы вспомогательных вторичных обмоток da и dn трансформаторов соединены один с другим таким образом, что вывод da вспомогательной вторичной обмотки трансформатора VT1 соединен со входом системы 1 защиты, чей выход соединен с выводом dn вспомогательной вторичной обмотки третьего трансформатора VT3, и чей вывод da соединен с выводом dn вспомогательной вторичной обмотки второго трансформатора VT2. Затем, вывод da второго трансформатора VT2 соединен с выводом dn первого трансформатора VT1. Во время работы устройства между выводом da первого трансформатора VT1 и выводом dn третьего трансформатора VT3 возникает напряжение U ₀, которое прикладывается к выводам системы защиты.

Система 1 защиты содержит соединенные последовательно: гасящий резистор 2, элемент 3 тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, и электронный коммутационный элемент или схему 4 с пороговой коммутационной характеристикой, с тем, чтобы превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником обмотках трех однофазных трансформаторов VT1, VT2 и/или VT3 напряжения обращало коммутационный элемент или схему 4 в их проводящее состояние. В схеме защиты, известной из предшествующего уровня техники, коммутационный элемент имеет вид динистора 5. В обладающей признаками изобретения схеме защиты схема коммутации содержит симистор 6, чей затвор управляется посредством динистора 7, соединенного с резисторами 8, 9 и с конденсатором 10. Есть другие возможные варианты осуществления изобретения, в которых симистор управляется другим электронным средством, не показанным на чертеже, которое выбрано так, что симистор активируется после того, как превышено предопределенное пороговое напряжение.

Работа обладающей признаками изобретения схемы является следующей:

В случае полного баланса в трехфазной сети напряжение U ₀ нулевой последовательности имеет значение = 0, и никакой ток не протекает через систему 1 защиты.

В случае небольшого разбаланса трехфазной сети напряжение U ₀ имеет ненулевое значение, но меньшее, чем значение порогового напряжения коммутационного элемента или схемы 4. В таком случае, также нет протекания тока через схему 1 защиты.

Если феррорезонансные колебания появляются в трехфазной сети, напряжение U ₀ имеет значение, превышающее пороговое значение коммутационного элемента или схемы 4. В таком случае, в каждом цикле колебания напряжения U ₀ включение коммутационного элемента или схемы 4 происходит два раза: в течение положительной и в течение отрицательной половины колебания U ₀, соответственно. Коммутационный элемент или схема 4 проводит ток через гасящий резистор 2 и через термистор 3 PTC. Вследствие небольшого значения сопротивления резистора 2 и термистора 3 PTC, при появлении феррорезонансных колебаний, происходит их немедленное затухание. Сумма сопротивления гасящего резистора 2 и термистора 3 PTC, а также теплоемкость термистора 3 PTC выбираются таким образом, чтобы полное гашение феррорезонансных колебаний достигалось до того, как температура термистора 3 PTC достигнет уровня, при котором эквивалентное сопротивление схемы 1 защиты является слишком высоким для гашения феррорезонансных колебаний. Применение коммутационного элемента или схемы 4 с пороговой коммутационной характеристикой минимизирует рассеяние тепла на этом элементе или схеме, в то время как они проводят ток.

Если значительный продолжительный разбаланс возникает в трехфазной сети, который может быть вызван, например, коротким замыканием на землю одного из фазовых проводников, напряжение U ₀ также имеет значение, превышающее пороговое значение коммутационного элемента или схемы 4. Ток высокой интенсивности протекает через схему 1 защиты. Однако, поскольку такое условие не требует действия гасящего резистора 2, активируется термистор 3 PTC, давая, в результате, большой прирост в эквивалентном сопротивлении схемы 1 защиты. В этом случае ток, протекающий через схему 1 защиты, существенно снижается. Подобным образом, в этом случае, применение коммутационного элемента или схемы 4 с пороговой коммутационной характеристикой минимизирует рассеяние тепла на этом элементе или схеме, в то время как они проводят ток. Когда причина разбаланса исчезает, и термистор 3 PTC остывает, схема 1 защиты будет возвращаться в исходное состояние.

Claims

Схема защиты для трансформаторов напряжения, присоединенных к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения, содержащая гасящий резистор (2) и элемент (3) тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, которые присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения электронной коммутационной схемой (4), имеющей пороговую коммутационную характеристику, с тем, чтобы превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения обращало электронную коммутационную схему (4) в ее проводящее состояние, отличающаяся тем, что гасящий резистор (2) и элемент (3) тепловой защиты присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения посредством коммутационной схемы (4), которая содержит симистор (6), имеющий затвор, управляемый посредством динистора (7).