[1]Изобретение относится к электротехнике
, в частности к трансформаторным устройствам для защиты от перенапряжений в
аварийных и послеаварийных режимах элементов высоковольтных сетей с изолированной нейтралью.
[2]Целью изобретения является повышение эффективности защиты от перенапряжений
путем их снижения до уровня допустимых, повышения качества электрической
энергии, ликвидации повреждаемо- сти элементов сетей и обеспечения надежности.
[3]На фиг. 1 изображен общий вид комбинированного трансформаторного устройства
, вариант размещения силового трансформатора и реакторов один под другим;
на фиг. 2 - общий вид комбинированного трансформаторного устройства,
вариант размещения реакторов рядом с силовым трансформатором; на фиг. 3 - сечение
А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - вид Б на фиг, 1; на фиг. 5 - электрическая схема соединения
аппаратов в устройстве.
[4]Комбинированное трансформаторное
устройство, подсоединяемое к высоковольтной сети, содержит металлический кожух 1,
в котором размещается трехфазный силовой трансформатор 2, реакторы 3 (Li и ) и
трансформаторы тока 4 (ТА1 и ТАЗ),
[5]Трехфазный силовой трансформатор
2 может выполняться или на трех независимых магнитопроводах, или на трех-
стержневом магнитопроводе, или с магнитопроводом броневого типа.
[6]На кожухе 1 устанавливаются выводы 5, расположенных внутри кожуха 1 аппаратов
2, 3, 4, блок сопротивлений (резисторов) 6 с выведенной средней точкой, четырехполюс-
ный заземлитель 7, блок управления и коммутации 8 трансформатор тока 4 (ТА2),
[7]Установленные вне основного металлического кожуха 1, аппараты - блок резисторов
6, заземлитель 7, блок управления и коммутации 8, вывода 5 и трансформаторы
тока 4 (ТА2) закрываются дополнительным кожухом 9, снабженным проемами 10 с уплотнениями
для ввода внешних цепей и смотровыми окнами 11 для наблюдения за
положением заземлителя 7. Шины 12 установлены для удобства подключения внешних цепей,
[8]В кожухе 1 реакторы 3 (Li и ) установлены над трехфазным силовым трансформатором 2, либо рядом с ним.
[9]Основной кожух 1 в зависимости от принятой конструкции трансформатора силового
2 и реакторов 3 (1и и ) заполняется электроизоляционной жидкостью или изоляционным
газом, или воздухом,
[10]В последнем случае металлический кожух
1 выполняется с жалюзями на стенках для воздушного охлаждения находящихся внутри аппаратов.
[11]8 дополнительном кожухе 9 посредством перегородок 13 выделен отсек 14, в котором
размещается блок управления и коммутации 8 и привод 15 заземлителя 7.
Согласно электрической схемы (см.
[12]фиг; 5) комбинированного трансформаторного
устройства, пераичная обмотка 16 силового трансформатора 2 соединяется в
звезду, нейтраль которой заземляется через реактор 3 (L i), рассчитанный на максимальный
ток в первичной цепи не менее ЗОА. а вторичная обмотка 17 трансформатора 2 соединяется
в открытый треугольник с одной заземленной вершиной и с включенным в
этот треугольник через трансформатор тока
[13]4 (ТАЗ) и блок управления и коммутации 8
(БУ) реактором 3 (L а).
[14]В нейтрали первичной обмотки 16 установлен
трансформатор тока 4 (ТА1), вторичная обмотка которого подключена к блоку
[15]управления и коммутации 8.
[16]Параллельно реактору 3 (Li), установленному
в цепи нейтрали первичной обмотки 16 силового трансформатора 2,
установлен блок сопротивлений (резисторов ) 6, представляющий собой активный
оммический делитель напряжения с отношением плеч 1 :1, в среднюю точку 18 которого
подключается через трансформатор тока 4 (ТА2) вывод нейтрали трансформатора
напряжения (не показан), установленного в высоковольтной цепи.
[17]Комбинированное трансформаторное устройство работает следующим образом:
силовой трансформатор 2 через выводы 5
[18]подключается к сети высокого напряжения
вводами А, В, С.
[19]Ввод О соединяется с нулевым выводом
трансформатора напряжения секции высоковольтной сети.
[20]в нормальном режиме реактор 3 () включен в разомкнутый треугольник вторичной
обмотки 17 силового трансформатора 2.
[21]При отсутствии короткого замыкания
или других аварийных или коммутационных режимов в сети через нейтраль комбинированного
трансформаторного устройства протекает незначительный ток небаланса
трехфазной цепи, поэтому на реакторах 3 (Li и 1.2) и на резисторах 6 (R) отсутствуют
заметные падения напряжения, в цепях трансформаторов тока ТА1, ТА2, ТАЗ электрический
ток практически отсутствует и на блок управления и коммутации 8 управляющие сигналы не подаются.
[22]При возникновении в сети, например,
однофазного замыкания через трансформатор тока 4 (ТА1), установленный в нейтрали
первичной.обмотки 16 силового трансформатора 2 протекает электрический ток, величина
которого зависит от комплексных параметров сети, видов подключенных ис-
точйиков мощности и нагрузок на момент замыкания и в течение времени его существования .
[23]Когда электрический ток в нулевом выводе силового трансформатора 2 достигает
значения описанного для реактора 3 (L.2), включенного во вторичную обмотку 17
трансформатора 2, вторичный ток трансформатора тока 4 (ТА1) достигает величины,
достаточной для срабатывания блока управления и коммутации 8.
[24]Блок управления и коммутации 8 переключается и шунтирует низковольтный реактор
3 (La), включенный в разомкнутый треугольник обмотки 17 низшего напряжения силового трансформатора 2.
[25]При снижении тока, протекающего через трансформатор тока 4 fTA1) до величины
, допустимой для реактора 2 (La), блок управления и коммутации 8 автоматически
переключается и включает в разомкнутый треугольник обмотки 17 низшего напряжения
силового трансформатора 2 низковольтный реактор 3 ().
[26]При возникновении в сети, например, однофазного замыкания на землю на нейтральном
выводе силового трансформатора 2 и на нейтрали трансформатора напряжения
(не входящего в устройство) появляются потенциалы относительно земли и через
блок сопротивлений (резисторов) 6 (R) ограничивается рост перенапряжений, относительно земли.
[27]При феррорезонансных явлениях электрический ток в нейтралях первичной обмотки
16 трансформатора 2 не достигает величины, необходимой для срабатывания
блока управления и коммутации 8 от сигнала трансформатора тока 4 (ТА1), но напряжение
в разомкнутом треугольнике вторичной обмотки 17 достигает опасной
величины для изоляции обмотки 17 и реактора 3 (L.2).
[28]При этом режиме возрастает ток в нейтрали трансформатора напряжения, на рост
которого реагирует трансформатор тока 4 ), который дает управляющий сигнал с
выводов а, в на вывода а, в блока управления и коммутации 8, который замыкает разомкнутый
треугольник обмотки 17, в результате чего исчезают опасные для изоляции напряжения.
[29]При возникновении высокочастотных симметрических колебаний в сети, электрические
токи в нейтралях силового трансформатора 2 и трансформатора напряжения
5 недостаточны для срабатывания трансформатора 4 (ТА1 и ТА2).
[30]В разомкнутом треугольнике вторичной обмотки 17 трансформатора 2 и реактора 3
(L2) протекают токи, величина которых пре0 вышает допустимую.
[31]Трансформатор тока 4 (ТАЗ) подает управляющий сигнал на блок управления и
коммутации 8, который замыкает разомкнутый треугольник обмотки 17, в результате
[32]5 чего исчезают опасные для обмотки 17 токи. После исчезновения аварийных режимов
, токи в нейтралях силового трансформатора 2, трансформатора напряжения и цепи
треугольника снижаются до величин, на ко0 торые не реагирует связанный с ними блок
управления и коммутации 8 и комбинированное устройство возвращается в исходное
положение и находится в режиме ожидания.
[33]5Заземлитель 7 включается приводом 15
для проведения работ по обслуживанию комбинированного устройства, он соединяет
между собой и замыкает на землю все высоковольтные вывода 5 устройства, что
[34]0 обеспечивает безопасность обслуживания, Визуальный контроль за положением
заземлителя 7 осуществляется через смотровые окна 11.
[35]Уплотнения в проемах 10 служат для
[36]5 защиты комбинированного устройства от
попадания пыли, грязи и т.д.
[37]При появлении аварийных режимов (короткого
замыкания как металлического, так и с перемежающей дугой, обрыв фазы, вне0
режимные коммутации) на поврежденных и условно здоровых фазах появляются большие
перенапряжения, которые вызывают протекание больших токов в нейтрали силового трансформатора 2.
[38]5 На малых токах реагирует только реактор 3 (L2) комбинированного устройства,
это, как правило, режим феррорезонансных перенапряжений.
[39]При превышении электрического.тока
[40]0 выше допустимого для реактора 3 (Lz), последний
шунтируется блоком управления и коммутации 8 (БУ), и, ограничение токов в
сети (перенапряжений) - это, как правило, режим замыкания с перемежающей дугой
[41]5 или обрыв фазы, осуществляется с помощью реактора 3 (Li) в нейтрали первичной обмотки
16 силового трансформатора 2.
[42]Наличие двух резисторов 6 с сопротивлением
R в комбинации с реактором 3 (Li)
[43]снижает также резонансные перенапряжения в высоковольтных обмотках трансформатора напряжения в сети за счет ухудшения
добротности резонансного контура.
[44]Таким образом, комбинированное
трансформаторное устройство способно выявить и автоматически снижать фактически
любые виды опасных перенапряжений в электрических высоковольтных сетях.
[45]Это особенно важно для промышленных сетей, где подобные режимы (работа на
двух фазах или в режиме замыкания с перемежающей дугой) являются нормальным
технологическим режимом этих сетей, а также для сетей с длинными кабельными ненагруженными
линиями, в которых возникают большие емкостные перенапряжения.
[46]Комбинированное трансформаторное устройство позволяет снизить воздействие
в высоковольтной сети эксплуатационных режимов при перекосах по нагрузкам (Ja и
JP), по емкостям с), колебательных процессов , смещение нейтрали и явление опрокидывания фаз.
[48]1. Комбинированное трансформаторное
устройство высоковольтных сетей с изо- лированной нейтралью, содержащее
силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду с выведенной
нейтралью и подключена к сети, вторичная обмотка - в открытый треугольник
с заземленной вершиной, замкнутый на первый реактор, первый трансформатор
тока, включенный в нейтраль силового трансформатора, при этом силовой трансформатор
, первый реактор и первый трансформатор тока заключены в основной
металлический кожух, на котором установлены их выводы, отличающееся тем,
что, с целью повышения эффективности защиты от перенапряжений путем их снижения
до уровня допустимых, повышения качества электрической энергии, ликвидации
повреждаемости элементов сетей и обеспечения надежности, оно снабжено дополнительным
металлическим кожухом, вторым реактором, двумя трансформаторами тока, четырехполюсным заземлителем,
блоком управления и коммутации, блоком резисторов, состоящим из двух резисторов,
соединенных последовательно, подключенных между нейтралью силового трансформатора
и землей,средняя точка соединения которых введена и предназначена для подключения
к нейтрали трансформатора напряжения , установленного в сети, нейтраль
силового трансформатора заземлена через второй реактор, блок управления и коммутации
включен параллельно первому реактору , второй и третий трансформаторы тока
включены соответственно в цепь, соединяющую среднюю точку резисторов и нейтраль
трансформатора напряжения, и во вторичную обмотку силового трансформатора
, выходы трех трансформаторов тока под- ключены к цепям управления блока
управления и коммутации, причем второй реактор и третий трансформатор тока установлены
в основном металлическом кожухе,
[49]при этом реакторы расположены над силовым
трансформатором либо рядом с ним, на основном металлическом кожухе установлен
и закреплен дополнительный металлический кожух, в котором установлены
[50]заземлитель, блок управления и коммутации , блок резисторов и второй трансформатор тока.
[51]2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что силовой трансформатор выпол-
нен либо с тремя независимыми магнито- проводами, либо с трехстержневым
магнитопроводом, либо с магнитопроводом броневого типа.
[52]3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что основной металлический
кожух заполнен электроизоляционной жидкостью или изоляционным газом или воздухом .
[53]4. Устройство по пл. 1-3, отличаю- щ е е с я тем, что основной металлический
кожух с воздушной изоляцией снабжен жалюзи для вентиляции.
[54]5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что дополнительный металли-
чёский кожух снабжен проемами для ввода и вывода проводов, предназначенных для
присоединения к элементам сети.
[55]6. Устройство по п. 5, о т л и ч а ю щ е е-
с я тем, что проемы выполнены с уплотне- ниями.
[56]7. Устройство по пп. 1-6, отличающееся тем, что дополнительный металлический
кожух снабжен смотровыми окнами, расположенными напротив заземлителя.
[57]8. Устройство по пп. 1-7, отличающееся тем, что в дополнительном металлическом
кожухе посредством перегородок выполнен отсек, в котором расположены
блок управления и коммутации и привод
