SU1473000A1

SU1473000A1 - Ground fault current limiter in ship power system

Info

Publication number: SU1473000A1
Application number: SU864078626A
Authority: SU
Inventors: Константин Михайлович Антипов; Чингиз Мехтиевич Джуварлы; Ариф Мамед оглы Гашимов; Евгений Васильевич Дмитриев; Евгений Алексеевич Иванов; Александр Павлович Ксенофонтов; Юрий Аркадьевич Шестопалов; Герман Иванович Смелков; Геннадий Васильевич Боков
Original assignee: Ленинградский электротехнический институт; Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны; Институт Физики Ан Азсср
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1986-05-08
Publication date: 1989-04-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике ,в частности, к судовым электроэнергетическим системам с неэффективным заземлением нейтрали. Цель изобретени - улучшение электробезопасности. При замыкании на одном из присоединений 4 после трехфазного реактора 7 напр жение поврежденной фазы становитс равным нулю, а на неповрежденных фазах повышаетс до линейного значени . Напр жение фаз за реактором 7 практически не измен ютс . Ток однофазного замыкани ограничен большим сопротивлением нулевой последовательности основных обмоток 8, 9, 10 реактора 7, обусловленным отключенным резистором 13 в цепи дополнительной обмотки 11. В св зи с симметрированием напр жени на распределительных шинах 3 через реакторы 7 неповрежденных фаз протекают незначительные токи небаланса. Резистор 13 исключает возникновение феррорезонанса. При одновременном замыкании одноименных или разноименных фаз различных присоединений напр жени за реакторами 7 поврежденных присоединений остаютс симметрированными, а токи замыкани - ограниченными. Информаци о замыкании с обмотки 11 реакторов 7 поступает в блок индикации 15. 1 ил.This invention relates to electrical engineering, in particular, to shipborne electric power systems with inefficient neutral grounding. The purpose of the invention is to improve electrical safety. When closed at one of the connections 4 after the three-phase reactor 7, the voltage of the damaged phase becomes equal to zero, and at the intact phases rises to a linear value. The phase voltage behind the reactor 7 is practically unchanged. The single-phase closure current is limited by the large zero-sequence resistance of the main windings 8, 9, 10 of reactor 7 caused by the disconnected resistor 13 in the auxiliary winding circuit 11. In connection with voltage balancing on the distribution busbars 3, minor unbalance currents flow through the reactors 7 of the intact phases. Resistor 13 eliminates the occurrence of ferroresonance. With simultaneous closure of the same or opposite phases of various voltage connections behind the reactors 7, the damaged connections remain symmetrical, and the currents of the circuit are limited. The closure information from the winding 11 of the reactors 7 enters the display unit 15. 1 sludge.

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к судовым электроэнергетическим системам (ЭЭС) с неэффективным заземлением нейтрали.The invention relates to electrical engineering, in particular to ship electric power systems (EPS) with inefficient neutral grounding.

Цель изобретени - улучшение электробезопасности .The purpose of the invention is to improve electrical safety.

На чертеже представлена функциональна схема устройства.The drawing shows the functional diagram of the device.

Устройство содержит источник .1 с неэффективным заземлением нейтрали через дугогас щий реактор 2 работает на сборные шины главного распределительного щита (ГРЩ) 3, от которого отход т контролируемые присоединени 4. Цифрами 5 и 6 обозначены емкости фаз магистральной части сети по отношению к земле, равномерно распределенные по системе, но изображенные сосредоточенными параметрами в двух местах. Все контролируемые отход щие от ГРЩ присоединени имеют трехфазный реактор нулевой последовательности (н.По), включаемый после линейного защитно-коммутационного аппарата. Реактор н.п. 7 имеет три основных первичных фазных обмотки 8-10 и одну дополнительную вторичную обмотку 11, намотанные на одном маг- нитопроводе. Первичные обмотки реактора включены в каждой фазе последовательно с нагрузкой (потребителем), а на зажимы вторичной обмотки включены параллельно датчик напр жени н.п. 12 и регулируемый резистор 13, причем последовательно с резистором включены размыкающие контакты реле 14, управл емого датчиком 12 напр жени н.п. Датчик напр жени н.п. так.- же св зан с блоком 15 индикации, сигнализирующем номер поврежденногоThe device contains a source .1 with an ineffective neutral earthing through an arc-suppressing reactor 2 working on busbars of the main switchboard (MSB) 3, from which the monitored connections 4 depart. Figures 5 and 6 indicate the capacitance of the phases of the main part of the network in relation to earth, uniformly distributed over the system, but depicted with lumped parameters in two places. All monitored connections from the MSB system have a three-phase zero-sequence reactor (N.Po), which is switched on after the linear protective-switching device. Reactor n. P. 7 has three main primary phase windings 8-10 and one additional secondary winding 11 wound on a single magnetic conductor. The primary windings of the reactor are connected in each phase in series with the load (consumer), and the voltage sensor is connected to the secondary terminals in parallel. 12 and an adjustable resistor 13, with disconnecting contacts of a relay 14 controlled by a voltage sensor 12 bp in series with a resistor. Voltage sensor bp also. associated with the display unit 15, which indicates the number of the damaged

фидера. Блок 15 индикации (сигнализации поврежденного фидера) в общем случае может быть выполнен по принципу обегающего контрол fidera. The display unit 15 (alarm of the damaged feeder) in the general case can be performed according to the principle of a circulating control.

Структура остальных контролируемых присоединений аналогична приведенной , поэтому остальные присоединени изображены пунктирными лини ми.The structure of the remaining controlled attachments is similar to that given, so the remaining attachments are shown in dotted lines.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В нормальном режиме работы фидера и сети в целом токи нагрузки каждой фазы каждого фидера равны по величи5 не и сдвинуты на 120 , в результате чего суммарный поток в магнитопрово- дах реакторов . равен нулю, и реактор 7 не оказывает сопротивлени токам нагрузки. При этом напр жениеIn normal operation of the feeder and the network as a whole, the load currents of each phase of each feeder are equal in magnitude5 and shifted by 120, resulting in the total flux in the magnetic conductors of the reactors. it is equal to zero, and the reactor 7 does not resist load currents. In this case, the voltage

0 на выходе дополнительных обмоток 1I реакторов также равно нулю.0 at the output of additional windings of 1I reactors is also zero.

При возникновении металлического (глухого) однофазного замыкани на одном из присоединений (после реак5 тора н,п„) например, в точке Д первого присоединени , напр жение поврежденной фазы в месте замыкани по отношению к земле становитс равным нулю, напр жение на неповрежден0 ных фазах повышаетс до линейных. В цепи поврежденной фазы по контуру повреждени (фаза - точка Д - земл - -цепь заземлени нейтрали источника электрической энергии 1) протекаетWhen a metal (solid) single-phase closure occurs at one of the connections (after the reactor n, n), for example, at point D of the first connection, the voltage of the damaged phase at the location of the connection with respect to ground becomes zero, the voltage at the non-damaged phases rises to linear. In the circuit of the damaged phase along the damage circuit (phase - point D - ground - the neutral grounding circuit of the source of electrical energy 1) flows

5 ток о.з., вл ющийс дополнительным к току нагрузки поврежденной фазы. В результате сумма токов в фазах реактора поврежденного присоединени не равна нулю. Ток несимметрии соз0 дает в магнитопроводе реактора намагничивающий поток, создающий ЭДС нуле5 current CW, which is additional to the load current of the damaged phase. As a result, the sum of the currents in the phases of the damaged connection reactor is not zero. A current of asymmetry creates a magnetizing flux in the reactor magnetic circuit, creating an emf of zero

314314

вой последовательности в основных 8, 9, 10 и дополнительной И обмотках реактора н.п. Эта ЭДС н.п. в сумме с фазными напр жени ми обмоток реактор 7 приводит к симметрированию напр жений фаз по отношению к земле в магис рально-радиальной части сети (на шинах ГРЩ, во всей неповрежденной части сети и в поврежденном фидере до реактора н.п.), тем самым локализу поврежденный участок и сохран на неповрежденной части схемы электроснабжени нормальное качество напр жени .howling sequence in the main 8, 9, 10 and additional And the windings of the reactor n. This EMF n.p. in sum with the phase voltages of the windings, the reactor 7 leads to the balancing of the phase voltages with respect to the earth in the magneto-radial part of the network (on the MSB buses, in the entire intact part of the network and in the damaged feeder before the reactor). the most localized damaged area and preserving the normal quality of voltage on the intact part of the power supply circuit.

Эффект от напр жени н.п. дополнительной обмотки второстепенный, хот и не менее необходимый: по вление напр жени н.п. в дополнительной (вторичной) обмотке 11 реактора 7 н.п. приводит к срабатыванию датчика напр жени 12 и к подаче сигнала на реле, отключающее резистор 13. Отключение резистора сводит на нет размагничивающее действие вторичного тока дополнительной обмотки реактора н„п., что повышает сопротивление н.п. основных обмоток 8, 9, 10 и эффект симметрировани напр жений до . реактора.Effect of tension n. P. additional winding is secondary, although no less necessary: the voltage condition of a n. in the additional (secondary) winding 11 of the reactor 7 bp triggers the voltage sensor 12 and sends a signal to the relay, disconnecting the resistor 13. Disabling the resistor negates the demagnetizing effect of the secondary current of the additional winding of the reactor n „n. The main windings are 8, 9, 10 and the effect of voltage balancing is up to. reactor.

Информаци об о.Зо одновременно ,. поступает на блок индикации 15, в котором происходит периодическое обега ние присоединени и запоминание поврежденного присоединени .Information about o.Zo simultaneously,. arrives at the display unit 15, in which the interfacial closure and memorization of the damaged attachment occurs.

В св зи с симметрированием напр - жени на шинах ГРЩ через реакторы неповрежденных присоединений в нейтраль источника 1 ив точку о .з. Дпротекают лишь незначительные токи не- балланса, которые тем не менее могут вызвать нежелательные феррорезо- нансные влени . Поэтому если в точке Д металлического о.з0 ток замыкани ограничен большим сопротивлением н.п. основных обмоток реактора, обусловленным в том числе и отключенным резистором в цепи дополнительной его обмотки 11, то в дополнительной обмотке 11 реакторов 7 н.п„ неповрежденных присоединений этот резисто 13 должен быть сохранен включенным, чтобы исключить возникновение ферро- резонансных влений, возможных при неполном симметрировании фазных напр жений в неповрежденной части сети , при емкостной несимметрии присоединений и при несинусоидальности фазных напр жений. In connection with the balancing of the voltage on the main switch bars through the reactors of intact connections to the neutral of source 1 and point o. Only minor non-balance currents flow, which can nevertheless cause undesirable ferroresonance phenomena. Therefore, if at point D of a metallic o.z0, the closing current is limited by a large resistance n. the main windings of the reactor, including due to the disconnected resistor in the additional winding circuit 11, then in the additional winding 11 reactors 7 n .p. of intact connections, this resistor 13 must be kept switched on in order to eliminate the occurrence of incomplete balancing phase voltages in the intact part of the network, with capacitive asymmetry of connections and with non-sinusoidal phase voltages.

00

5five

00

5five

Несинусоидальности напр жений контролируемой сети практически не вли ют на эффективность работы основных обмоток 8-10 трехфазного реактора н.п. 7, что выгодно отличает его от реактора (дроссел ), включаемого в нейтраль сети дл поперечной компенсации естественного емкостного тока сети искусственным индуктивным током дроссел , где эти высшие гармонические в составе тока о.з. на землю не компенсируютс .The non-sinusoidal voltages of the controlled network have practically no effect on the efficiency of the main windings of a 8-10 three-phase reactor bp. 7, which favorably distinguishes it from the reactor (drossel) included in the neutral of the network for lateral compensation of the natural capacitive current of the network by an artificial inductive current of drossel, where these higher harmonic currents in the composition of the current source. to earth are not compensated.

При замыкании на землю одноименной фазы в другом присоединении возникает аналогичный процесс, сопровождающийс стабилизацией напр жени на шинах распределительного щита, уменьшением величины тока оОз„ в контролируемой зоне и снижением ферроре- эонансных влений от токов небаланса неповрежденных присоединений.When the same phase is connected to earth in another connection, a similar process occurs accompanied by stabilization of the voltage on the switchboard buses, a decrease in the current UES in the controlled area and a decrease in ferro-radiation effects from unbalance currents of intact connections.

При одновременном замыкании на землю неодноименной фазы другого присоединени ток в контуре двойного короткого замыкани через землю ограничиваетс сопротивлени ми н.п. основных обмоток соответствующих реакторов н„п. до безопасного уровн тока утеч- 0 ки, не требующего немедленного отключени этих присоединений. При этом сохран етс непрерывность питани потребителей . Блок 15 индикации сигнализирует о повреждении двух присоединенийWhen a non-identical phase of another connection is simultaneously connected to earth, the current in the circuit of a double short circuit across the earth is limited by the resistances of the NP. main windings of the respective reactors n „p. to a safe level of leakage current that does not require the immediate shutdown of these connections. At the same time, uninterrupted power is maintained. The display unit 15 signals the damage of two connections

Не остаетс бесконтрольной и зона шин ГРЩ (от источника до шин и от шин до линейных выключателей присоединени ) . Здесь емкость фаз сети по отношению к земле стабильна, неизменна , поэтому реактор 2 можно прин ть нерегулируемым, тем более что такое регулирование не вл етс необходимым дл нормального функционировани реакторов 7, установленных на присоединени х 4. Однако в части высших гармоник этот участок защиты восприимчив к их спектру и величине, и реактор 2 высшие гармонические напр жени не компенсируето Таким обра- , предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает снижение до безопасной величины тока металлического однофазного замыкани контролируемых фидеров, снижение до безопасной величины тока металлического о.з, на шинах распределительного щита, локализацию места о„з. с сохранением симметрии фазных напр 5There is no uncontrolled and zone of the MSB buses (from the source to the tires and from the tires to the line circuit breakers). Here, the network phase capacitance with respect to the earth is stable, unchanged, therefore reactor 2 can be accepted unregulated, especially since such regulation is not necessary for the normal functioning of reactors 7 installed at connections 4. However, in terms of higher harmonics this area of protection is susceptible to their spectrum and size, and the reactor 2, the higher harmonic voltages are not compensated the closed circuit of controlled feeders, reduction to a safe value of the current of the metallic oz, on the buses of the switchboard, localization of the location about „3 with preservation of symmetry phase eg 5

00

5five

00

5five

жений по отношению к земле вне пов- режденногб фидера, селективную сигнализацию о.з. (избирательный контроль изол ции) в сет х с изолированной нейтралью, безопасность не толь-4 ко о.з. на землю, но и двойного короткого замыкани на землю разных фаз разных фидеров, не требующих их немедленного отключени и сохран ющих бесперебойность электроснабжени ответственных потребителей, устойчивую эффективность работы при несинусоидальности и несимметрии фазных напр жений контролируемой сети.in relation to the ground outside the damaged feeder, selective signaling (selective isolation control) in nets with insulated neutral, security not only-4 co.h. to the earth, but also to the double short circuit to earth of different phases of different feeders, which do not require their immediate disconnection and preserve the uninterrupted power supply of the responsible consumers, stable operation efficiency with non-sinusoidality and asymmetry of the phase voltages of the monitored network.

Claims

Invention Formula

A device for limiting closure currents to the hull in the ship electric power system, containing three-phase reactors, the phase windings of which are placed on a common closed magnetic core and are included in the dissection of each connection outlet from the switchgear, the fourth winding, in which the circuit is included

resistance, the neutral of the system is connected to a housing, characterized in that, in order to improve electrical safety, it is equipped with a voltage sensor, a relay, and

An adjustable resistor is used as a resistance element, the control input of the relay is connected to the output of the voltage sensor, and the break contact of the relay is connected in series with the resistor.