SU1704221A1 - Устройство дл ограничени резонансных и феррорезонансных процессов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к высоковольтным электрическим сет м, в частности к защите трансформаторов напр жени  электромагнитного типа, подсоединенных непосредственно к фазам транзитной линии электропередачи 110-750 кВ со стороны потребител  электрической энергии до его ли- .нейных выключателей. Цель - повышение эффективности резонансных перенапр жений и феррорезонансных процессов. Устройство ограничени  резонансных перенапр жений и феррорезонансных процессов содержит электромагнитный трансформатор напр жени , у которого обмотка высокого напр жени  соединена в звезду с глухозаземленной нейтралью, основна  вторична  обмотка низкого напр жени  соединена в звезду с выведенным нулевым проводом, а дополнительна  вторична  обмотка низкого напр жени  соединена по схеме разомкнутого треугольника, трехфазную балластную резисторную нагрузку, подключенную к основной вторичной обмотке, однофазную балластную резисторную нагрузку , подключенную к дополнительной вторичной обмотке, высоковольтную линию электропередачи, соедин ющую системы шин источника и потребител  электрической энергии с помощью линейных выключателей . Новым у защитного устройства  вл ютс  управл емые вентили с встречно- параллельным соединением каждой их пары , подсоединенной между фазными выводами основной вторичной обмотки и трехфазной балластной резисторной нагрузкой , резисторы между управл ющими электродами каждой фазной пары управл емых вентилей, подключаемые через низковольтный блок включени , соединенный электрической цепью с линейным выключателем , резисторы, подсоединенные наглухо между управл емым электродом и катодом каждого управл емого вентил , резистор и трансформатор тока в нулевом проводе основной вторичной обмотки низкого напр жени , блок защиты и блок управлени . подсоединенные последовательно к вторичным цеп м трансформатора тока и соединенные электрической цепью с коммутационным аппаратом, причем коммутационный аппарат и резистор нулевого провода основной вторичной обмэтки соединены последовательно между выводами дополнительной вторичной обмотки. 1 ил. Ё VI О 4 ГчЭ N)

Description

Изобретение относитс  к области высоковольтных электрических сетей, точнее к защита трансформаторов напр жени  электромагнитного типа, подсоединенных непосредственно к фазам транзитной линии электропередачи 110-750 кВ со стороны потребип- л  электрической знергчм до с; о ли- мейиых j,.i i- .лючателей.

Изпестно распредели iельн . устройство , оборачивающее пг;д -.гочем-. о активной нагрузки мзжду каждой фа зол основной г.торичнсй обмотки трансформаторе напр жени  и нулевым с целью ограничени  .ч;:.репапр жемн й, воздействующих на изол цию грм аварийном отключении всех присоединений от системы шин с помощью оозду - ных выключателей. Устройство н: обеспечивает эффективного ограничени  перенамр$,:хо;-1ий при полном обесточь :пи системы шин и не реагирует непосредственно на токи феррорезононс- ного процесса с целью его ограничени  до безопасных дл  изол ции г;о.г;:г-п н. Комму- . тэционный аппарат подключает зктизную нагрузку автоматически с помощью блока управлени  от релейных защит, отключающих систему шин, независимо от наличи  перенапр жений, что п свою очередь может усложнить успешное срабатывание- уст-, роЯотв релейной защиты по подключению системы шин под напр жение, т.е.- АПВ шин.

Наиболее близким по технической суш/ нести и достигаемому аффекту к предлагаемому решению  вл етс  устройство дл  заземлени  нейтрали трансформатора, подключающее активную нагрузку .в разомкнутый треугольник дополнительной вторичной обмотки через выпр мительный блек, состо щий из управл емых вентилей, эффективнее срабатывание которых обеспечиваетс  с помощью подач; на их управл ющие электроды напр жени  управлени  от источника управл ющего сшнзла. св занного с токами в фазах системы шин и нейтрали высоковольтной о5.мотк.и трансформатора напр жени  с одной стороны и Нсзпр х-рнн мч на фаззх осноемей вторичной обг:от;;и с другой.

Недостатком устройства ЯБ.ГГЭТСЯ отсутствие необходимой зффечт: гносп | комплексного сграниченик рззеизнснмх перенапр- ленг.й, а также перенапр жений и токов й-РР0Гсзонзнсного процесса.

Надежное функционирование устройства усложнено необходимостью обегпс1:- управл ющего сигнала от устройств релейной защиты, функционирующих не только при феррорезонзнс- ных промессах, но и при всех других аварийных режимах.

Воздействи  электростатических полей со глороны линий алектрог-еродач п систгм LiiHH нлпр жемнч 330-750 кВ г;ри- сод т к ложному срГ-Озп.ии пню управл емых ПОПтлСЙ И МОГ.-Т S i;l ,ibC4 РОИЧИНОО

несел | .ти(ной рг.Тюты устройств релейной защиты.

Ц :пь;о изобретени  лпл етс  своспре- t CiiHou ограничение до Оезопасных сзе.чич: н пг.рсьплр жений и ф ррорезонанс .-гх ri ;-::i;occou, возникающих при соизмеримости по; чмотров емкостей фаз линии зликт- ро-теред чи, отключиииюйс  линейными выключател ми от систег ы шин потреОите0 лк электрической энергии и наход щейс  в холостом режиме при включенных линейных выключател х со стороны системы шин источника питани , и индуктисностей высо- когольтных оОмоток электромагнитных

5 трлнсформэторпв напр жени , подсоединенных непосредственно к фазам линии электропередачи до линейных выключателей потребительской системы шин, т.е. исключение повреждаемости трансформатора

0 напр жени  при протекании емкостных то- коз холостой лини/, через индуктивности их высоковольтных обмоток с заземленной нейтралью.

Но сравнению с известным устройством

5 существенными отличительными признаками  вл ютс : использование управл емых вентилей со встречно-параллельным соединением их в Каждой фазе дл  подключени  сопротивлений к выводам основной вторич0 ной обмотки трансформатора напр жени , причем управл ющие электроды каждой пари получают сигнал после замыкани  цепи между ними через сопротивлени - с по- мощмо блока включени  после ожлючени 

5 линейных выключателей со стороны потребительской системы шин, а наличие рези- .стора между катодом и управл ющим электродом каждого управл емого вентил  исключает его срабатывание при электро0 статических наводках; наличие сопротивлени  в нулевом проводе основной вторичной обмотки трансформатора напр жени ,  вл ющегос  одновременно нагрузочным сопротивлением в разомкнутом треугольнике

5 его вторичной обмотки при включении между се сысодоми коммутационного аппарата, соединенного последовательно с указанным сопротивлением; применение трансформатора тока в нулевом проводе

0 основной вторичной обмотки трансформатора напр жени , используемого в качестве низковольтного датчика наличи  тока фер- рорезонансного процесса дл  последовательно соединенных блока защиты и блока

5 управлени , обеспечивающих включение коммутационного аппарата между выво-- дгн.-.и треугольника его дополнительной оюричной обмотки; функциональные взаи- модлйстп .  мэ;:. ду вторичными цел ми уст- р о и ; т е р е л е и н о и :. а щ и т ы и а в т о м а т и к и

линейных выключателей и элементами защитного устройства, подключенного к вторичным обмоткам трансформатора напр жени .

На чертеже представлена электрическа  схема предлагаемого устройства.

Система шин 1 источника электрической энергии и система шин 2 ее потребител  соединены высоковольтной линией 3 электропередачи с помощью выключателей 4 и 5 соответственно.хНелосредственно к фазам линии 3 электропередачи перед выключател ми 5 подсоединена высоковольтна  обмотка 6 электромагнитного трансформатора напр жени  с глухозз- земленной нейтралью 7. К фазным выводам основной вторичной обмотки 8 трансформатора напр жени  через встречно-параллельные управл емые вентили 9 подключены активные сопротивлени  10 по схеме звезды с выведенным нейтральным проводом 11, который через активное сопротивление 12 и первичную обмотку транс- форматора 13 тока соединен через нулевой провод 14 с нейтралью 15 обмоток 8 основной вторичной обмотки. Между управл ющими электродами 16 соответствующей фазной пары управл емых вентилей 9 подсоединены активные сопротивлени  17 через нормально разомкнутые контакты блока 18 включени , соединенного электрической цепью 19 с устройствами релейной защиты выключател  5. Между управл ющими электродами 16 и катодами 20 каждого управл емого вентил  9 подсоединены наглухо активные сопротивлени  21. К вторичным цеп м трансформатора 13 тока подсоединены последовательно низковольтные блоки защиты 22 и управлени  23, обеспечивающие по электрической цепи 24 работу коммутационного аппарата 25, соединенного последовательно с активным сопротивлением 12 между выводами разомкнуто- .го треугольника дополнительной оторичной обмотки 26 трансформатора напр жени . Результирующую величину фактических емкостей фаз линии 3 электропередачи , возникающих при ее холостом режиме, обозначим условно конденсаторами 27 и изобразим их пунктирными лини ми в виде звезды с глухо- заземленной нейтралью 28.

После отключени  линии 3 электропередачи выключателем 5 со стороны потребительской системы шин 2 при включенном выключателе 4 системы шин 1 со стороны источника электрической энергии возможно возникновение резонансного процесса в результате соизмеримости емкостей 27 между линейными фазами, оставшимис 

под напр жением, и землей 28 с индук- тивност ми высоковольтных обмоток б трансформатора напр жени , подсоединенных к фазам перед отключившимс 

выключателем 5 и имеющих глухозазем- ленную нейтраль 7. т.е. результирующее емкостное сопротивление Хс каждой фазы окажетс  приблизительно равным индуктивному сопротивлению XL этой же

0 фазы(Хс Хи).

Более того, подпитка реактивной мощностью холостой линии 3 электропередачи приводит к превышению напр жени  на ее холостом конце максимально допустимой

5 величины номинального напр жени , а это в свою очередь  вл етс  дополнительным фактором роста величины резонансных перенапр жений , воздействующих на выводы высоковольтных обмоток 6 трансформатора

0 напр жени .

Указанные резонансные перенапр жени   вл ютс  причиной повреждаемости витковой или межслоевой изол ции обмоток измерительных трансформаторов тока и

5 напр жени , а также катушечной изол ции , автотрансформаторов.

Это физическое  вление особенно опасно дл  изол ции электротехнического оборудовани , подключенного к системе шин 1

0 источника электрической энергии при резонансных перенапр жени х, сопровождающихс  колебательными процессами, при которых дополнительно повреждаютс  магнитно-вентильные разр дники с улучшен5 ными защитными характеристиками, т.е. сниженными величинами пробивных напр жений искровых промежутков.

Однако резонансные перенапр жени , воздействующие на высоковольтные обмот0 ки 6 трансформатора напр жени ,  вл ютс  причиной перенасыщени  его магнитной системы с существенным снижением индуктивного сопротивлени  указанных обмоток 6, что приводит к резкому увеличению в них

5 токов феррорезонансного процесса, тепловые воздействи  которых в комплексе с резонансными и ферро.резонансными перенапр жени ми повреждают трансформатор напр жени , который фактически, до

0 его повреждени ,  вл етс  ограничителем перенапр жений, что практически недопустимо .

В действительности, благодар  защитному устройству при возникновении мгно5 венных и опасныхпо величине резонансных перенапр жений на стороне высоковольтных обмоток 6 трансформатора напр жени  соответствующие повышенные напр жени  на основной вторичной обмотке 8 низкого напр жени  привод т к мгновенному срабать паии о управл емых оентилейЭ, бсзто- t.a управлени  и подключени  активных сопротивлений 10 в фазах и активного сопротивлени  12 в нулевом проводе-14, чем обеспечиваетс  ограничение перенапр жений , а следовательно, и степени перенасыщени  мзгнитопрооода трансформатора напр жени , что приводит к ограничению по величине тока в его высо- ко.вольтных обмотках 6.

Одновременно, с весьма незначительным временем запэздывани хподаетс  импульс со стороны отключившегос  линейного выключател  5 по электрической цепи 19, с:.люч ;о:дий нормально разомкнутые контакты блока 18 включени , и подсоедин ет активные сопротивлени  17 между управл ющими электродами 15 соответствующей фазной пары управл емых вентилей 9, а следовательно, активные сопротивлени  10 и 12 не только более эффективно ограничивают, но и снижают уровень насыщени  магнитопровода трансформатора напр жени , эффективно шунтиру  его ток намагничивани  1м.-чем и обеспечиваетс  снижение не только резонансных перенапр жений, но и опасных напр жений и токов феррорезонансного процесса.

В св зи с посювленной задачей обеспечени  защитным устройством возможности относительно длительного нахождени  линии 3 электропередачи в холостом режиме без повреждени  высоковольтных обмоток 6 трансформатора напр жени  на ее холостом конце, при наличии даже незначительного тока в нулевом проводе 14 основной вторичной обмотки 8 низкого напр жени , а следовательно, и высоковольтной обмотке 6 трансформатора напр жени , срабатывают подсоединенные к вторичным цеп м транформатора 13 тока последовательно соединенные блоки защиты 22 и управлени  23, подающие сигнал по электрической цепи 24 на включение коммутзционного аппарата 25. Включение указанного аппарата 25 обеспечивает подключение к выводам дополнительной вторичной обмотки 26 низкого напр жени  активного сопротивлени  12. которое, замкнув рэнее разомкнутый треугольник указанной обмотки 26. обеспечивает дополнительное размагничивание магнитопроводэ трансформатора напр жени .

При включении линейных оыключате- лей 5 и постановке линии 3 электропередачи под напр жение и нагрузку защитное устройство автоматически выходит из работы и совершенно но мошзот работе существующей релейной защипы и автоматики.

Таким образом, защитное устройство весьма эффективно и до безопасных величин ограничивает резонансные и ферроре- эонансные процессы в течение

неогрэниченкодлительного времени, т.е. до аннулировани  холостого режима линии электропередачи.

Фиксаци  и ограничение резонансных и феррорезонансных процессов осуществ0 л егс  низковольтными элементами устройства , подсоединенными к выводам основной и дополнительной вторичных низковольтных обмоток трансформатора напр жени .

5 Подача указанных сигналов управлени  на управл ющие электроды управл емых вентилей осуществл етс  только после отключени  линейного выключател  со стороны потребительной системы шин и не

0 зависит от действующих устройств релейной защиты и автоматики высоковольтных сетей, чем сохран етс  надежность их работы .

В защитном устройстве полностью иск5 лючаетс  возможность ложного срабатывани  его элементов при любых величинах электростатических наводок со стороны линии электропередачи и систем шин высоких напр жений.

0 Наличие функционального взаимодействи  между вторичными цеп ми релейной защиты и автоматики выключателей и низковольтными элементами защитного устройства обеспечивает своевременное и

5 надежное ограничение не только резонансных и феррорезонаисных процессов, а также переходных и колебательных  влений.

Принцип работы защитного устройства исключает необходимость многих расчетов,

0 установок при определении селективности работы релейных защит и автоматики высоковольтных сетей при холостых режимах линий электропередач, так как устройство функционирует только после отключени 

5 линии со стороны потребительской системы шин.

Функциональные взаимодействи  между элементами защитного устройства обеспечиваютс  одновременной нагрузкой

0 обеих низковольтных обмоток трансформатора напр жени  благодар  наличию электрических св зей между ними с помощью низковольтных блоков защиты, упраплени  и включени .

5 Защитное устройство во вторичных цеп х основной и дополнительной вторичных обмоток низкого напр жени  эффективно стабилизирует регламентируемое насыщение магнитопроводз трансформатора напр жени  о режиме, исключающем

возникновение опасных дл  него по величине параметров перенапр жений и токов резонансного, феррорезонансного, переходного и колебательного процессов, а следовательно , исключает повреждаемость не только самого трансформатора напр жени , но и вышеуказанного электротехнического оборудовани  на системах шин источника электрической энергии. Снижение перенапр жени  на лини х электропередачи при их холостых режимах исключает перекрыти  искровых промежутков, установленных на изол торах грозозащит- ных тросов, чем обеспечиваетс  работа релейных защит, основанных на микроэлектронной технике, и нормальное функционирование высокочастотных каналов св зи.

Минимальный экономический эффект применительно к энергосистемам средних мощностей с относительно прот женными радиальными лини ми составл ет пор дка 120 - 150 тыс. руб. в год на 1 млн; кВт установленной мощности.

Благодар  предложенному защитному устройству практически полностью обеспечиваетс  безаварийна  работа силового , измерительного и защитного элект- рооборудовани , релейной защиты, автоматики и телемеханики, микропроцессорной техники и микроЭВМ при аварийных режимах в высоковольтных сет х, что дает дополнительный экономический эффект пор дка 250-300 руб. в год в каждой энергосистеме.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  ограничени  резонансных и феррорезонэнсных процессов, содержащее электромагнитный трансформатор напр жени , подключенный к концу высоковольтной линии электропередачи, оснащенной выключател ми по концам, у

   которого обмотка высокого напр жени  соединена в звезду с глухозаземленной нейтралью , основна  вторична  обмотка

   низкого напр жени  соединена в звезду с

   выведенной нейтралью, а дополнительна  вторична  обмотка соединена по схеме разомкнутого треугольника, трехфазную балластную нагрузку, подключенную к основной вторичной обмотке, однофазную

   балластную нагрузку, подключенную к до- , полнительной вторичной обмотке, отличающеес  тем, что. с целью повышени  эффективности ограничени  резонансных перенапр жений и феррорезонансных процессов , оно дополнительно снабжено трем  парами управл емых вентилей с встречно- параллельным соединением каждой пары, подсоединенными между фазными выводами основной вторичной обмотки и трехфазной балластной нагрузкой, шестью дополнительными резисторами между уп- равл ющими электродами каждой пары управл емых вентилей, подключенными через дополнительно введенный блок включени .

   соединенный электрической св зью с ли- нейным выключателем данного конца линии , седьмым, восьмым и дев тым дополнительными резисторами, включенными между управл ющим электродом и катодом каждого управл емого вентил , дополнительным трансформатором тока в нулевом проводе основной вторичной об- , мотки низкого напр жени , дополнительными блоком защиты и блоком управлени ,

   соединенными последовательно между собой , подключенными к вторичным цеп м трансформатора тока и соединенными электрической цепью с введенным коммутационным аппаратом, причем этот аппарат и

   однофазна  балластна  нагрузка соединены последовательно и включены между выводами дополнительной обмотки трансформатора напр жени .