SU928523A1

SU928523A1 - Device for earthing power transformer neutral wire

Info

Publication number: SU928523A1
Application number: SU802970550A
Authority: SU
Inventors: Адольф Иванович Назаров
Original assignee: Производственное Энергетическое Объединение "Днепроэнерго"
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1982-05-15

Description

Изобретение относитс к электро- Т технике, а именно к защите изол ции электротехнического оборудовани и линий электропередач напр жени 110220 кВ, работающих в режиме с эффективным заземлением нейтрали. Оно весьма эффективно дл энергосистем с радиальными сет ми больших прот женностей при возникновени х опасных внутренних перенапр жений и допустимых величинах токов короткого заМыкани .The invention relates to electrical engineering, namely protection of electrical equipment and power transmission lines 110220 kV, operating in a mode with an effective neutral grounding. It is very effective for power systems with radial networks of large lengths in the event of dangerous internal overvoltages and permissible values of short-circuiting currents.

,Известно устройство дл заземлени нейтрали трансформатора, которое содержит две заземленные ветви, в первую из которйлх включен через искровой промежуток, шунтированньай коммутационныгл аппаратом дроссель, рабоча обмотка которого включена последовательно с искровь1м промежутком , а обмотка управлени подключена к источнику посто нного тока через размыкающий контакт коммутационного аппарата и трансформатор тока , а во вторую ветвь включены также через искровой промежуток, шунтированный коммутационным аппаратом, два последовательно соединенных резистора , один из которых шунтирован нелинейным ферромагнитным элементом, а к другому подключено выпр мительноеустройство ,обеспечивающее выпр мительным ТОКСИН обмртку управлени и трансформатор тока, два трансформатора напр жени , которые подсоединены к искровым промежуткам со стороны земли, причем точка соединени резисторюв второй ветви соединена через резистор и размыкающий контакт коммутационного аппарата с точкой соединени A device for grounding a neutral transformer, which contains two grounded branches, is known in the first of which is connected through a spark gap, bypassing a switching device with an inductor, the working winding of which is connected in series with a spark gap, and the control winding is connected to a DC source through a switching contact device and current transformer, and the second branch is also included through the spark gap shunted by the switching device, two resistors, one of which is shunted by a nonlinear ferromagnetic element, and another is connected to a rectifier device, which provides rectifying TOXIN control section and current transformer, two voltage transformers that are connected to the spark gaps on the ground side, and the connection point of the second branch is connected through the resistor and the break contact of the switching device with the connection point

10 искрового промежутка и дроссел первой ветви 1.10 spark gap and throttles of the first branch 1.

Недостатками устройства вл етс то, что искровые промежутки устройства усложн ют обеспечение необходимой координации уровней изол ции электротехнического оборудовани с электрическими защитньо-ш характеристиками соответствующих разр дников при воздействи х внутренних перенапр же20 ний, а мала величина индуктивного сопротивлени рабочей обмотки предварительно насыщенного дроссел не ограничивает ток однофазного короткого Зс1мыкани и величину динеимическихThe drawbacks of the device are that the spark gaps of the device make it difficult to ensure the necessary coordination of insulation levels of electrical equipment with electrical protection characteristics of the corresponding gaps when exposed to internal overvoltages, and the small inductive resistance of the working winding of the previously saturated throttle does not limit the current single-phase short Zs1mykan and the value of dynamical

25 воздействий на электротехническое25 effects on electrical

оборудование возникаиицих при электрических пробо х изол ции в результате воздействи внутренних перенапр жений . Не включаетс при переходныхequipment arising from electrical insulation breakdowns as a result of internal overvoltages. Not included with transient

30 режимах веро тность возникновени феррорезонансных влений при двухфазных коротких замыкани х. Предварительное насыщение дроссел до начала возникновени перенапр жений опасной величины приводит к необходимости иметь независимый источник посто нного тока с наличием весьма существенных электрических потерь. Обеспечение работы устройства приво дит к необходимости иметь определен ное количество коммутационных аппаратов , что снижает надежность его работы в результате возможных отказ контактных систем. Возникает опреде ленна сложность наладок релейных защит особенно по обеспечению необх димых электрических параметров по току и напр жению в процессе переход ных влений, особенно в св зи с нал чием промежуточной ветви, невозможность одновременного комплексного воздействи устройства на основе функционального взаимодействи его элементов на ограничение и при необходимости снижение параметров колебательных процессов по напр жению и току до безопасных величин, необходимость больших диапазонов коэф фициентов регулировани и токоограничени , привод щих к необходимым габаритам устройства, соизмеримым с габаритами силовых транзисторов аналогичных мощностей. При возникновении максимальных .токов короткого замыкани эффективность ограничени внутренних перенапр жений снижаетс Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл закреплени нейтрали трансформатора, содержащее две заземленные ветви, одна из кото рых включает насыщающийс реактор, а втора последовательно соединенны олебательный ферромагнитный элемен с минимальньом напр жением насыщени и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею параллельно которой подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напр жением насыщени , причем обмот ка управлени насыщающегос реактора подсоединена к диагонали выпр ми тельного моста, втора диагональ ко торого подсоединена к выводам резонансного контура 2. Недостатком устройства вл етс необходимость больших диапазонов коэффициентов регулировани и токоограничени , привод щих к габаритам устройства, соизмеримым, с габаритами силового трансформатора, невозмож но эффективно измен ть результирующую величину сопротивлени нулевой последовательности, недостаточное ог раничение ударных трков и опасных перенапр жений до безопасных величин при колебательных процессах. Целью изобретени вл етс повьпйёние эффективности регулировани заземлени нейтрали. Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл заземлени нейтрали трансформатора содержащем две заземленные ветви, одна из которых включает насыщающийс реактор, а втора - последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элемент сминимальным напр жением насыщени и резонансный контур, содержащий конденсаторную батарею, параллельно которой подсоединен нелинейный ферромагнитный элемент с максимальным напр жением, причем обмотка управлени насыщак дегос реактора подсоединена к диагонали выпр мительного моста, втора диагональ которого подсоединена к выводам резонансового контура, трансформатор выполнен со вторичной обмоткой, co&nuHettной в разомкнутый треугольник, выводы которой подсоединены параллельно нелинейному ферромагнитному элементу с минимальным напр жением насыщени . На чертеже изображена принципиальна электрическа схема предложенного устройства. К нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора подключена непосредственно обмотка 2 переменного тока насыщгиоцегой реактора с подмагничиванием , а обмотка его управлени 3 подключена к источнику вьшр мленного тока, кроме того, к указанной нейтрали подключены последовательно соединенные нелинейный ферромагнитный элемент 4 с минимальным напр жением насыщени и конденсатор 5, составл ющие резонансный контур в нормальном режиме работы сети, параллельно с конденсатором соединен нелинейный ферромагнитный элемент 6 с максимальным напр жением насыщени , составл ющий резонансный контур при воздействии внутренних перенапр жений , выпр мительный блок 7 одной диагональю подключен к конденсатору, а второй диагональю подключен к об мотке управлени насыщающегос реактора , трансформаторна обмотка 8соединена по схеме разомкнутого треугольника и подключена к иферромагнитному элементу 4. В нормальном режиме работы оптимсшьные электрические величины сопротивлений нелинейного ферромагнитного элемента 4 с минимсшьным напр жением насыщени и конденсатора 5 составл ет последовательный резонансный контур, чем обеспечиваетс практическ1| глухое заземление нейтрали 1 конкретного силового трансформатора еще до начала возникновени перенапр жений, а минимальна величина напр жени насыщени нелинейного ферромагнитного элемента 4 обеспечивает достаточное закорачивание схемы разомкнутого треугольника трансформаторной обмотки 8 гарантирующее в комплексе необходимое ограничение внутренних перенапр жений. Кроме того, заземление одного конца схемы разомкнутого треугольника в данном случае вл етс фактически заземлением одного угла обмотки соединенной по схеме треугольника, что полностью исключает , согласно правил технической эксплуатации, про вление внутренних перенапр жений на указанной обмотке даже в процессе переходных и колебательных влений, чем повышаетс надежность работы защитного устройства В начальный момент возникновени перенапр жений еще безопаснЕЛх величин дл изол ции электротехнического оборудовани уже в результате повышени расчетной величины напр жени на конденсаторе 5 обеспечиваетс подпитка выпр мительного блока 7 и соответственно наличие выпр мленного тока в обмотке управлени 3 насыщающегос реактора. Минимальное напр жение насыщени нелинейного ферромагнитного элемента 4 обеспечивает весьма эффективное перераспределение напр жени в сторону его увеличени на конденсаторе 5 и дальнейшее закорачивание разомкнутого треугольника обмотки 8.Незначительна разрегулировка последовательного колебательного контура состо ни из ферромагнитного элемента 4 и конденсатора 5 весьма эффективно компенсируетс параллельно подключенной обмоткой 2 переменного тока насыщающегос реактора в результате снижени ее сопротивлени . При увеличении перенапр жений до ypoBi.i опасных величин максимсшьно расчетна величина напр жени на конденсаторе 5 обеспечивает максимально расчетный выпр мительный ток в обмотке управлени 3 с помощью максимального режима работы выпр мительного блока 7, чем обеспечиваетс необходима эффективность заземлени нейтрали 1 силового трансформатора через обмотку 2 переменного тока насьпцающегос реактора и полный переход трансформаторной обмотки 8 к схеме треугольника с заземлением одного угла. При возникновении возможных Токов короткого замыкани в результате электрического пробо ослабленной в процессе эксплуатации изол ции электротехнического оборудовани или линий электропередач, увеличение напр жени на нелинейном ферромагнитном элементе 6 с максимальным напр жением насыщени приводит к возникновению параллельного резонансногр кон ура между указанным элементом 6 и конденсатором 5, чем обеспечиваетс весьма эффективное увеличение его сопротивлени и достаточное по величине снижение напр жени на выпр мительном блоке 7 вплоть до его полного автоматическол го отключени в случае необходимости, а это в свою очередь исключает наличие выпр мленного тока в обмотке/ управлени 3 и обеспечивает эффективное увеличение сопротивлени обмотки 2 переменного тока. Более того, фактический обрыв тока во второй ветви In the 30 modes, the probability of occurrence of ferroresonance effects in two-phase short circuits. The preliminary saturation of the choke before the onset of overvoltages of a dangerous magnitude leads to the need to have an independent DC source with very substantial electrical losses. Ensuring the operation of the device leads to the need to have a certain number of switching devices, which reduces the reliability of its operation as a result of the possible failure of contact systems. There is a certain difficulty in setting up relay protections, especially in ensuring the necessary electrical parameters for current and voltage during transient phenomena, especially in connection with the development of an intermediate branch, the impossibility of the simultaneous complex effect of the device based on the functional interaction of its elements on limiting and the need to reduce the parameters of oscillatory processes for voltage and current to safe values, the need for large ranges of control coefficients and currents Neighboring, boiling to the necessary drive device dimensions commensurate with the dimensions of power transistors of similar capacity. At the occurrence of maximum short-circuit currents, the effectiveness of limiting internal overvoltages decreases The closest to the invention is a device for securing the neutral of a transformer, containing two grounded branches, one of which includes a saturating reactor, and the second series-connected vibrating ferromagnetic element with a minimum saturation voltage and a resonant circuit containing a capacitor bank in parallel with which a nonlinear ferromagnetic element is connected with a mac the saturation voltage, the control winding of the saturable reactor is connected to the diagonal of the rectifier bridge, the second diagonal of which is connected to the conclusions of the resonant circuit 2. The drawback of the device is the need for large ranges of control coefficients and current limiting, leading to the dimensions of the device, commensurate, with the dimensions of the power transformer, it is impossible to effectively change the resulting value of the zero sequence resistance, insufficient constraints ary paths and dangerous overvoltages to safe values during oscillatory processes. The aim of the invention is to improve the neutral grounding control efficiency. This goal is achieved by the fact that a transformer neutral grounding device contains two grounded branches, one of which includes a saturating reactor, and the second is a series-connected nonlinear ferromagnetic element with a minimal saturation voltage and a resonant circuit containing a capacitor bank, in parallel with which a nonlinear ferromagnetic element is connected with a maximum voltage, with the control winding of the satac dehos reactor connected to the rectifier bridge diagonal, w pa diagonal of which is connected to the terminals rezonansovogo circuit, the transformer is provided with a secondary winding, co & nuHettnoy open delta, terminals of which are connected in parallel to the nonlinear ferromagnetic element with the minimum saturation voltage. The drawing shows a circuit diagram of the proposed device. Directly connected to an alternating current winding 2 of a natigoceg reactor with biasing is connected to the neutral 1 of the primary winding of a power transformer, and its control winding 3 is connected to an external current source, in addition to this neutral connected in series nonlinear ferromagnetic element 4 with a minimum saturation voltage and a capacitor 5, the components of the resonant circuit in the normal mode of the network, in parallel with the capacitor is connected a nonlinear ferromagnetic element 6 with a maximum the saturation voltage, which is a resonant circuit when exposed to internal overvoltages, the rectifier unit 7 is connected to the capacitor by one diagonal, and the second diagonal is connected to the control winding of the saturating reactor, the transformer winding 8 is connected in an open triangle circuit and connected to the ferromagnetic element 4. In normal operation, the optimum electrical values of the resistances of the nonlinear ferromagnetic element 4 with the minimum saturation voltage and the capacitor 5 is a consistent resonant circuit, which provides a practical | The neutral grounding of the neutral 1 of a particular power transformer before the onset of overvoltages, and the minimum saturation voltage of the nonlinear ferromagnetic element 4 ensures that the transformer winding 8 of the open triangle of the transformer winding is sufficiently short to ensure the necessary internal overvoltage in the complex. In addition, the grounding of one end of an open triangle circuit in this case is actually the grounding of one winding angle of the connected triangle, which completely excludes, according to the rules of technical operation, the appearance of internal overvoltages on the said winding even during transient and oscillatory effects than The reliability of the protective device is improved. At the initial moment of occurrence of overvoltages, there are still safe values for isolating electrical equipment already in a cut. Ultimately, an increase in the calculated voltage value on the capacitor 5 is provided by the rectifier unit 7 and, accordingly, the presence of rectified current in the control winding 3 of the saturable reactor. The minimum saturation voltage of the nonlinear ferromagnetic element 4 provides a very effective redistribution of voltage towards its increase on the capacitor 5 and the further shorting of the open triangle of the winding 8. The misalignment of the series oscillatory circuit of the ferromagnetic element 4 and the capacitor 5 is very effectively compensated by a parallel-connected winding 2 alternating current saturating the reactor as a result of reducing its resistance. When the overvoltages increase to ypoBi.i of hazardous values, the maximum rated voltage on capacitor 5 provides the maximum calculated rectifying current in the control winding 3 using the maximum operating mode of the rectifying unit 7, thus ensuring the effectiveness of the neutral grounding of the power transformer through winding 2 an alternating current of a closed-loop reactor and a full transition of the transformer winding 8 to a triangle with grounding one angle. If possible short-circuit currents occur as a result of electrical breakdown of insulation of electrical equipment or power lines weakened during operation, an increase in voltage on a nonlinear ferromagnetic element 6 with a maximum saturation voltage leads to a parallel resonant cone between specified element 6 and capacitor 5, which provides a very effective increase in its resistance and a sufficiently large decrease in voltage on the rectifier block 7 up to its full automatic shutdown if necessary, and this in turn eliminates the presence of rectified current in the winding / control 3 and provides an effective increase in the resistance of the AC winding 2. Moreover, the actual current break in the second branch

0 к наличие практически всего напр жени нейтрали 1 первичной обмотки силового трансформатора на параллельном резонансном контуре состо щим из конденсатора 5 и ферромагнитного элемента 6 обеспечивают своевремен5 ный и совершенно безопасный переход трансформаторной обмотки 8 из режима замкнутого в режим разомкнутого треугольника, чем обеспечиваетс увеличение результирующего сопротив0 лени нулевой последовательности до необходимого уровн перед отключением линейных коммутационных аппара- тов.0 to the presence of almost the entire neutral voltage 1 of the primary winding of a power transformer on a parallel resonant circuit consisting of a capacitor 5 and a ferromagnetic element 6 ensures a timely and completely safe transition of the transformer winding 8 from closed to triangular mode, thus ensuring an increase in the resultant resistance zero sequence to the required level before disconnecting linear switching devices.

Claims

1. USSR author's certificate 661679, cl. H 02 H 9/00, 1979.

2. USSR author's certificate on application 2945453 / 24-07,

cl. H 02 H 9/04, 25 Jun 1980.

five