SU52476A1 - Реактор дл защиты от коротких замыканий в сети - Google Patents

Description

Подавл ющее большинство аварий современных электрических систем,  вл ющеес  результатом коротких замыканий , сопровождаетс  колоссальными токами, многократно превышающими номинальный ток сети.

Разрушающее действие этих токов так велико, что даже надежно сконструированные машины, трансформаторы и коммутационна  аппаратура выбывают из стро  при особенно т желых коротких замыкани х.

Усили  электротехников последних дес тилетий были направлены как на органичение величины этих токов, так и (главным образом) на наиболее быстрое и безболезненное их отключение .

Однако, современные способы ограничени  токов коротких замыканий, заключающиес  в повышении реактивности машин и трансформаторов и включении в цепь безжелезных индуктивностей-реакторов не могут считатьс  достаточно совершенными.

Токи коротких замыканий попрежнему получаютс  значительными и доход т в мошных сет х до сотни тыс ч ампер и выше. Силовые выключатели , призванные их отключать, представл ют собой сложные, дорогие и взрывоопасные устройства.

Предлагаемый компенсированный реактор с железом, имеющий ничтожную индуктивность при номинальном режиме и желаемую индуктивность при коротких замыкани х и ограничивающий токи коротких замыканий до величин, равных номинальным токам сети и даже ниже их, имеет целью решить задачу ограничени  токов коротких замыканий.

Дл  решени  этой задачи требуетс , чтобы реактор имел ничтожную реактивность при номинальном режиме и повышал свою реактивность в первом же полупериоде после возникновени  короткого замыкани  до любых желаемых величин. Эта задача, естественно , не могла быть решена путем механических переключений обмоток, вт гивани  сердечника и т. д., ибо требование безъинерционности заставл ет в этом случае отказатьс  от вс ких движущихс  частей.

Быстрое изменение индуктивности от нул  до больших величин в предлагаемом реакторе основано на принципе наложени  посто нного магнитного пол  на переменное при номинальном режиме и сн тии этого пол  при коротком з.амыкании.

Как известно, наложение достаточно большого посто нного магнитного

пол  на железный сердечник переводит железо в область низких магнитных проницаемостей. Обтекаема  переменным током обмотка, надета  на тот же сердечник, резко понижает при этом свое индуктивное сопротивление .

Дл  наложени  посто нного магнитного пол  предлагаемый реактор снабжен питаемой посто нным током обмоткой. При этом, согласно изобретению , питаема  посто нным током обмотка присоединена к сети переменного тока через выпр мители, аноды которых соединены с дополнительной обмоткой, служащей дл  подачи отрицательного потенциала на аноды выпр мителей при коротких замыкани х и быстрого устранени  магнитного пол  посто нного тока.

Однако непосредственное наложение на один сердечник обмоток посто нного и переменного тока привело бы к индуцированию больших электродвижущих сил в обмотке посто нного тока при коротком замыкании.

Поэтому, в предлагаемом реакторе, показанном схематически на чертеже, сердечник выполнен из двух самосто тельных магнитопроводов 7 и 2. Обмотки переменного тока 3 и 4, охватывающие эти магнитопроводы, соединены последовательно, и направление тока в этих обмотках выбираетс  таким образом, чтобы их магнитные потоки в обмотке 5, охватывающей оба магнитопровода и обтекаемой посто нным током, были направлены в противоположные стороны.

Обмотка 5 питаетс  посто нным током от защищаемой сети через выпр митель Ю любого типа. Однако, отсутствие необходимости в высоких напр жени х и больших мощност х посто нного тока и требование надежности заставл ют отдать предпочтение меднозакисным выпр мител м.

Присоединение выпр мителей к сети осуществл етс  через маломощный трансформатор б.

Параметры обмотки 5 выбираютс  таким образом, чтобы ее ампервитки насыщали сердечники 7 и 2.

Таким образом, при номинальном режиме индуктивное сопротивление обмоток 3 и 4 весьма мало.

При любом виде коротких замыканий ток в обмотке 5, а вместе с ним и посто нное магнитное поле падает до нул  или до значений, близких к нулю, так как при трехфазном коротком замыкании прекращают свою работу все фазы выпр мител , и посто нный ток падает до нул .

При одно-и двухфазном коротком замыкании ток падает до значений, определ емых из формулы Папалекси:

/ - (1 -cos о О,

где

/-сила посто нного тока, Е-напр жение посто нного тока,

-частота сети переменного тока,

L -индуктивность цепи посто нного тока, - врем .

Так как коэфициент самоиндукции обмотки .5, обладающей весьма большим числом витков, весьма велик, то ток, определенный по формуле Папалекси, оказываетс  чрезвычайно малым а вместе с ним мало и посто нное магнитное поле при несимметричных коротких замыкани х.

Таким образом, при любом виде коротких замыканий посто нное магнитное поле падает до весьма малых значений и вместе с этим резко возрастает индуктивное сопротивление обмоток 3 л 4, обтекаемых переменным током.

Одним из основных вопросов в предлагаемом реакторе  вл етс  вопрос о скорости гашени  пол  посто нного тока. Вообще говор , эта скорость может быть получена сколько угодно больщой соответственным

уменьшением посто нной времени

обмотки 5. .Однако, такое уменьшение посто нной времени св зано с повышением сопротивлени  цепи посто нного тока и, следовательно, с повышением энергии, затрачиваемой на компенсацию индуктивности при номинальном режиме.

Исход  из этого, дл  гашени  пол  предусматриваетс  специальна  схема. Нар ду с обмоткой 5 на сердечники 7 и 2 наматываетс  обмотка 7, присоединенна  через конденсатор 8 параллельно обмотке 5. При номинальном режиме ток через обмотку 7 не идет. При коротком замыкании спадание тока в обмотке 5 индуцирует электродвижущую силу тока в обмотке 7, и конденсатор 8, к которому приложено напр жение цепи посто нного тока, мен ет свой потенциал на обратный. Благодар  этому аноды выпр мителей получают отрицательный потенциал, и ток через выпр митель прекращаетс .

Соразмер   сопротивление обмотки 7, а вместе с этим и скорость зар дки конденсатора, можно добитьс  сколь угодно быстрого гашени  пол  посто нного тока.

Дл  выравнивани  потенциалов конденсатора после короткого замыкани  служит разр дное сопротивление 9.

Применение предлагаемого реактора:

1)резко снижает аварийность электрических сетей;

2)освобождает от необходимости иметь дорогосто щие и взрывоопасные масл ные выключени ; последние замен ютс  разъединител ми, рассчитанными по мощности на номинальный ток сети; больше того, реактор, рассчитанный на токи короткого замыкани  ниже номинального, дал бы возможность поставить и разъединитель на эти же токи; правда, в этом случае разъединитель должен был бы быть сблокированным с цепью посто нного тока таким образом, чтобы выключение разъединител  могло состо тьс  только после того, как посто нный ток сн т;

3) уменьшает реактивность цепи, генераторов, трансформаторов, повышает статическую устойчивость системы , увеличивает коэфициент мощности , снижает потери на возбуждение генератора и т. д.

Все это говорит о том, что, несмотр  на некоторую сложность предлагаемого реактора по сравнению с обычным , есть основание предполагать, что энергетическое хоз йство от введени  таких реакторов может выиграть.

Предмет изобретени .

Claims (2)

1.Реактор дл  защиты от коротких замыканий в сети снабженный питаемой посто нным током обмоткой, служащей дл  создани  насыщени  магнитной системы при нормальной силе тока и отключаемой при коротких замыкани х дл  повышени  индуктивного сопротивлени  реактора, отличающийс  тем, что указанна  обмотка .5 присоединена к сети переменного тока через выпр мители W, аноды которых соединены через сопротивлени  с дополнительной обмоткой 7, служащей дл  подачи отрицательного потенциала на аноды выпр мителей при коротких замыкани х и быстрого устранени  магнитного пол  посто нного тока.

2.В реакторе по п. 1 применение, с целью устранени  вли ни  обмоток переменного тока на обмотку посто нного тока, магнитной цепи из двух отдельных магнитных систем, несущих кажда  отдельные обмотки переменного тока и охваченных одной общей обмоткой посто нного тока.

к авторскому свидетельству Л. И. Мойжес

№ 52476