УСТРОЙСТВО СИММЕТРИРОВАНИЯ ФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 6-35 КВ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для симметрирования фазных напряжений относительно землераспределительных электрических сетей 6-35 кВ.
В электрических распределительных сетях среднего напряжения, эксплуатирующихся с резонансно-заземленной нейтралью, возможны значительные смещения нейтрали, которые обусловлены высокой степенью естественной несимметрии фазных проводимостей на землю и качеством (добротностью) изоляции, особенно характерных для сетей с СПЭ изоляцией. Проблемой являются и неполнофазные режимы, при которых, вследствие обрыва фазы участка сети несимметрия фазных напряжений может превысить допустимые значения. Смещение нейтрали оказывает отрицательное влияние на изоляцию сети и является фактором, способствующим возникновению однофазных замыканий на землю и аварийных ситуаций в электрической сети.
На практике, часто в сетях с малыми токами замыкания и преимущественно с воздушными линиями электропередачи напряжением 10 и 35 кВ, производят симметрирование фазных напряжений путем подключения к фазам сети с меньшей емкостью дополнительных конденсаторов с целью выравнивания фазных емкостей по величине. В качестве симметрирующих конденсаторов часто используют емкости линий ВЧ связи [1].
Более безопасным способом является введение в нейтраль сети напряжения от вспомогательного источника, например, сети собственных нужд подстанций, посредством дополнительной обмотки дугогасящего реактора ДГР [2]. Пример, описанный в указанном патенте, используется для создания искусственной несимметрии с целью улучшения селективности автоматики управления ДГР.
Существуют способы выравнивания фазных напряжений путем установки дополнительных трансформаторов, посредством которых ток небаланса (нулевой последовательности) перераспределяется по фазам сети и, тем самым, симметрируя фазные напряжения сети [3].
Недостатками способа с подключением емкостей к фазам сети и реализации их на практике являются практическая невозможность адаптации к изменившимся параметрам сети вследствие изменения конфигурации сети; трудности в реализации, связанные с выделением ячейки для подключения дополнительных конденсаторов, с выбором упомянутых элементов; сложности в расчетах параметров этих конденсаторов.
Недостатками способа и устройства введения напряжения от вспомогательного источника являются выбор источника с напряжением необходимыми амплитудно-фазовыми соотношениями; адаптация упомянутых характеристик к изменяемым параметрам контура нулевой последовательности (КНП) электрической сети.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение технической реализации устройства симметрирования фазных напряжений электрической сети, улучшение эксплуатационных характеристик и расширение области применения.
Указанная цель достигается тем, что в цепь вторичной обмотки дугогасящего реактора, включенного в электрическую сеть посредством присоединительного трансформатора - фильтра нулевой последовательности, через токоограничивающий элемент подключается усилитель мощности, охваченный отрицательной обратной связью, причем сигнал обратной связи на вход усилителя подается с точки соединения вывода вторичной обмотки реактора с выводом токоограничивающего элемента.
В другом варианте сигнал обратной связи снимается со второй, дополнительной, обмотки ДГР.
Предлагаемое устройство, реализованное на современной элементной базе, с применением ключевых режимов управления силовыми элементами усилителя мощности использованием вторичных обмоток ДГР для реализации указанной цели позволяет снижать массогабаритные показатели оборудования и стоимость, применять пониженное рабочее напряжение для управления симметрией фазных напряжений.
Таким образом, техническое решение, реализованное в соответствии с указанными признаками и связями, существенно проще аналогичных устройств и, в отличие от устройств аналогичного назначения, имеет улучшенные эксплуатационные характеристики. Устройство нечувствительно ко всем видам небалансов и может применяться в воздушных и кабельных сетях, включая сети с комбинированным режимом заземления.
Предложенное техническое решение характеризуется новой ранее неизвестной совокупностью признаков и может быть признано полезной моделью.
На фиг. 1 основным шрифтом приведена схема устройства симметрирования фазных напряжений электрической сети с использованием сигнальной обмотки дугогасящего реактора, а штрихпунктиром - схема с цепью обратной связи, организованной посредством дополнительной вторичной обмотки реактора.
A
сигн
сигн
К распределительной электрической сети с соответствующими емкостями фаз относительно земли и сопротивлениями утечек, через нейтралеобразующий трансформатор - фильтр, заземляющий ФЗ и разъединитель QR подключен дугогасящий реактор 1. На вторичной (сигнальной) обмотке реактора наводится напряжение, пропорциональное напряжению смещения нейтрали сети, обусловленного емкостью несимметрии ΔC и параметрами КНП и числу витков W. К верхнему выводу обмотки W подключены цепь обратной связи 4 (ОС) и выход токоограничивающего элемента 3, между входом которого и ОС включен усилитель мощности 2. Усилитель включен таким образом, что на любое возмущение, возникающее на выводах сигнальной обмотки, создается уравновешивающий сигнал, противоположный по знаку и равный по значению. В результате, на выводах сигнальной обмотки, при любых возмущениях в нейтрали сети или наличии асимметрии фазных напряжений сохраняется нулевое напряжение. При этом падение напряжения на токоограничивающем элементе определяется величиной выходного тока усилителя мощности, противоположного по знаку (направлению) тока сигнальной обмотки и сопротивлением элемента.
В качестве токоограничивающего элемента 3 усилителя мощности 2 предпочтительно применить резисторы с нелинейной вольтамперной характеристикой - лампу накаливания или катушку с втягивающимся сердечником.
Предложенное устройство симметрирования фазных напряжений сети позволяет выравнивать фазные напряжения относительно земли в широком диапазоне частот как в сетях с воздушными линиями, так и с кабельными и смешанными линиями электропередачи.
Источники информации:
1. Вильгельм Р., Уотерс М. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. - М.: Госэнергоиздат, 1959, 416 с.
2. А.с. №1536476 (СССР). Устройство для определения знака расстройки компенсации тока замыкания на землю. / И.Н. Степанов, МИ. Петров. - Опубл. в БИ, 1990, №2.
3. А.с. №514390 (СССР). Устройство для симметрирования фазных напряжений m-фазной сети. / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов, В.Т. Третьяк, Н.Р. Каплычный. Опубл. в БИ, 1976, №18.