ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ С МАЛЫМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ С МАЛЫМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ


RU (11) 2110878 (13) C1

(51) 6 H02H9/06, H02J3/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1998.05.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 95104968/09 
(22) Дата подачи заявки: 1995.03.29 
(45) Опубликовано: 1998.05.10 
(56) Аналоги изобретения: SU, авторское свидетельство, 1372370, кл. H 02 J 3/18, 1988. 2. SU, авторское свидетельство, 1693681, кл. H 02 J 3/00, 1991. 
(71) Имя заявителя: Российское акционерное общество электроэнергетики и электрификации "ЕЭС России" 
(72) Имя изобретателя: Апольцев Ю.А.; Кузьмичева К.И.; Подъячев В.Н. 
(73) Имя патентообладателя: Российское акционерное общество электроэнергетики и электрификации "ЕЭС России" 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ С МАЛЫМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ 

Использование: в электротехнике и, в частности, в электрических сетях напряжением 3-35 кВ. Сущность: электрическая сеть с малыми токами замыкания на землю содержит сборные шины, подключенные к ним через вакуумные выключатели присоединения с питающими трансформаторами, а также нелинейные ограничители перенапряжения. Часть нелинейных ограничителей перенапряжения подключены параллельно вакуумным выключателям на присоединениях с электродвигателями, а другая часть -между вакуумными выключателями и землей со стороны, противоположной сборным шинам на присоединениях с трансформаторами. Защитный уровень ОПН определяется по формуле



где = 1,7-1,8 характеризует вольт-амперную характеристику ОПН; а = 0,05-0,06, b = 1,3-1,55 - коэффициенты, характеризующие зависимость допустимой величины повышения напряжения от длительности с учетом поглощения ограничителем энергии. Причем ОПН, установленный на присоединении питающего трансформатора, имеет более высокий защитный уровень, чем ОПН, установленный на присоединении понижающего трансформатора, а минимальный защитный уровень ОПН, установленного параллельно контактам выключателя ниже, чем защитный уровень ограничителей, установленных на трансформаторных присоединениях. Таким образом, в данном техническом решении осуществляется глубокое ограничение коммутационных перенапряжений и при этом повышается надежность работы электрооборудования в сетях 3-35 кВ. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите от перенапряжений высоковольтных сетей 6 - 35 кВ с изолированной либо компенсированной нейтралью с малыми токами замыкания на землю.

Известно устройство в сети с изолированной нейтралью, содержащее трехфазный выключатель, параллельно одной фазе которого установлено линейное сопротивление, и устройство автоматики, осуществляющее пофазную работу выключателя.

Недостатком указанного устройства является длительная работа сети в режиме однофазного замыкания на землю при замыкании в фазе, шунтированной линейным резистором, и значительные потери энергии в этом резисторе.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электрическая сеть с малым током замыкания на землю, содержащая нелинейные ограничители перенапряжений, электродвигатели, подключенные к сборным шинам через коммутационные аппараты, и устройства релейной защиты от замыкания на землю.

Недостатком такого технического решения является высокий уровень перенапряжений в сети при коммутации индуктивных токов, особенно вакуумными выключателями, и, как следствие, низкая надежность работы изоляции сети.

Задачей изобретения является снижение перенапряжений при коммутациях вакуумными выключателями присоединений с электродвигателями и трансформаторами, а также при однофазных дуговых замыканиях на землю.

Указанный технический эффект достигается тем, что в электрической сети с малыми токами замыкания на землю, содержащей сборные шины и подключенные к ним через вакуумные выключатели присоединения с питающими трансформаторами, электродвигателями, понижающими трансформаторами, нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), часть ОПН подключают параллельно вакуумным выключателям, а часть - между вакуумными выключателями и землей со стороны, противоположной сборным шинам, кроме того, ОПН, подключенные между вакуумными выключателями и землей, установлены на присоединениях с трансформаторами, а ОПН, подключенные параллельно вакуумным выключателям, установлены на присоединениях с электродвигателями, помимо этого, ОПН могут быть установлены, по крайней мере, на одном присоединении с понижающим трансформатором. Защитные уровни ограничителей определяются, исходя из зависимостей допустимого повышения напряжения на ОПН от длительности его приложения, и могут быть определены по формуле

,

где

Uмакс.раб. - амплитуда максимального рабочего линейного напряжения сети;

tО - время существования линейного напряжения на ОПН при однофазном замыкании;

= 1,7 - 1,8;

a = 0,05 - 0,06;

b = 1,3 - 1,55.

Коэффициент характеризует вольт-амперную характеристику ОПН.

Коэффициенты a, b зависят от технологии изготовления варисторов и поглощения энергии за время замыкания на землю.

Для ОПН, подключенного на землю и поглощающего энергию при дуговом замыкании, следует брать меньшее значение коэффициента b. Для ОПН, подключенного параллельно контактам вакуумного выключателя и не поглощающего энергию при дуговом замыкании на землю, следует принимать наибольшее значение коэффициента b.

Поскольку при однофазном замыкании на землю время отключения питающего трансформатора tО может быть больше времени отключения понижающего трансформатора, то, исходя из формулы (1), уровень защиты ОПН, установленного у питающего трансформатора, может быть выше, чем у ОПН, установленного у понижающего трансформатора.

Минимальный защитный уровень ОПН, установленного параллельно вакуумному выключателю, и его пропускная способность выбираются исходя из длительности tО приложения к нему линейного напряжения, что возможно при отключенном выключателе 2 и однофазном замыкании в сети.

На чертеже представлена принципиальная схема сети с малым током замыкания на землю.

Электрическая сеть с малым током замыкания на землю содержит сборные шины 1, подключенные к ним через вакуумные выключатели 2 присоединения с питающими трансформаторами 3 и 4, электродвигателями 5 и 6, понижающими трансформаторами 7 и 8, а также нелинейные ограничители перенапряжений 9, 10 и 11 и устройства релейной защиты от замыкания на землю 12. Элементы 1 - 8 приведены для пояснения работы устройства и лежат за пределами предлагаемого объекта.

Устройство, представленное на чертеже, работает следующим образом.

В нормальном эксплуатационном режиме все вакуумные выключатели 2 включены. При отключении вакуумным выключателем 2 присоединения с двигателем 5 происходит "срез тока", что приводит в индуктивной цепи, которой является цепь двигателя 5, к возникновению перенапряжений, особенно опасных в случае отключения заторможенного двигателя. Если уровень перенапряжений превысит электрическую прочность межконтактного промежутка вакуумного выключателя 2, то произойдет повторный пробой, который вызовет появление перенапряжений с высокими амплитудами, воздействующими на изоляцию двигателя 5. Уровень этих перенапряжений зависит от амплитуды напряжения на контактах выключателя в момент повторного пробоя, т.е. от защитного уровня ограничителя 10. Этот уровень выбирается по формуле (1) с учетом того, что при возникновении однофазного замыкания на сборных шинах 1 или в сети при отключенном выключателе 2 к ОПН 10 может быть приложено линейное напряжение сети, в течение времени tО.

При возникновении однофазного замыкания на землю в любой точке сети, на присоединениях с двигателями или понижающими трансформаторами, релейная защита отключает поврежденные присоединения за время 1 - 2 с. В зависимости от времени действия релейной защиты выбирается защитный уровень ОПН по формуле (1). Поскольку время отключения питающего трансформатора tО всегда больше такового на присоединениях с понижающими трансформаторами, то защитный уровень ОПН, установленного на питающем трансформаторе, определенный по формуле (1), может быть выше, чем у ОПН, установленного на понижающем трансформаторе.

Пример выбора защитных уровней ОПН для сети 6 кВ:

9 - ограничитель, подключенный на присоединении повышающего трансформатора должен выдерживать линейное напряжение в течение 2 ч (72000 с), тогда



11 - ограничитель, подключенный на присоединении с понижающим трансформатором, должен отключаться релейной защитой и выдерживать линейное напряжение в течение 2 с, тогда



10 - ограничитель, подключенный параллельно контактам выключателя, должен выдерживать линейное напряжение столько времени, сколько и ограничитель 9 (7200 с), тогда

.

Таким образом, по существу, предложена система защиты от коммутационных перенапряжений в сетях с вакуумными выключателями с применением ограничителей перенапряжений различных типов с различными параметрами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электрическая сеть с малым током замыкания на землю, содержащая сборные шины, подключенные к ним через вакуумные выключатели присоединения с питающими трансформаторами, электрическими двигателями, понижающими трансформаторами, а также нелинейные ограничители перенапряжений, отличающаяся тем, что часть нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) подключена параллельно вакуумным выключателям на присоединениях с электродвигателями, другая часть - на присоединениях с питающими и понижающими трансформаторами между землей и выводом вакуумного выключателя, соединенного с выводом соответствующего трансформатора, защитные уровни нелинейных ограничителей выбирают по формуле



где Umax раб - амплитуда максимального рабочего линейного напряжения сети;

t0 - время существования линейного напряжения на ОПН при однофазном замыкании на землю;

= 1,7 - 1,8 - коэффициент, характеризующий вольт-амперную характеристику ОПН;

a, b - коэффициенты, характеризующие тепловую устойчивость ОПН, зависят от технологии изготовления варисторов, конструкции ОПН и поглощенной энергии за время дугового замыкания на землю, a = 0,05 - 0,06, b = 1,3 - 1,55, причем меньшее значение соответствует ОПН, поглощающему энергию дугового замыкания, которые подключены между фазой и землей трансформаторных присоединений, большее значение соответствует ОПН, подключенному на контактах выключателя, и не поглощающему энергию при дуговом замыкании, при этом ОПН, установленный на присоединении с питающим трансформатором, имеет более высокий защитный уровень, чем ОПН, установленный на понижающем трансформаторе, а минимальный защитный уровень ОПН, установленного параллельно вакуумному выключателю, ниже защитных уровней ОПН, установленных у трансформаторов.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru