ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к распределительным устройствам подстанций высокого напряжения, предназначенным для приема и распределения электроэнергии.
Известно устройство, снижающее уровень токов короткого замыкания на шинах распределительного устройства с использованием резистора, включенного в нейтраль трансформатора [Авторское свидетельство №2091952]. Сущность данного устройства состоит в том, что резисторная установка выполнена из нечетного числа последовательно соединенных частей, не меньше трех, присоединенных через коммутационные аппараты одним своим выводом к земле, а другим - к нейтрали трансформаторов. Коммутационные аппараты разделены на две группы: одна, в которой каждый аппарат одним своим выводом подключен к земле, а другим - к четным точкам соединения частей резисторной установки. Другая группа состоит из коммутационных аппаратов, которые одним своим выводом подключены к нейтрали силовых трансформаторов, а другим - к нечетным точкам соединения частей резисторной установки. Это устройство позволяет при токовых перегрузках производить такие переключения, которые при предлагаемом соотношении между сопротивлениями резисторной установки и внешней цепи приводят к уменьшению тока, протекающего через каждую часть резисторной установки.
Недостатком этого изобретения является сложность конструкции резисторной установки и коммутационной аппаратуры, работа которой основана на переключениях, что значительно снижает надежность устройства, особенно при больших токах короткого замыкания. Кроме того, из-за относительно невысокого уровня изоляции нейтрали силовых трансформаторов оно неэффективно для демпфирования высокочастотных процессов, возникающих при коротких замыканиях.
Для демпфирования высокочастотных процессов при коротких замыканиях и ограничения скорости переходного восстанавливающегося напряжения высоковольтных линейных выключателей распределительного устройства известно техническое решение, которое заключается в подключении демпфирующего устройства на шины распределительного устройства [Авторское свидетельство №231656]. Устройство состоит из сопротивления, выполненного в виде параллельно соединенных резистора, конденсатора и дросселя, подключенных между рабочей системой сборных шин и землей через выключатель, и включателя, время включения которого меньше времени отключения линейного выключателя. Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком данного технического решения является необходимость создания выдержки времени для отключения поврежденных присоединений, что значительно снижает надежность работы распределительного устройства. Кроме того, необходимо выделять дополнительные площади на территории подстанции для размещения крупногабаритной резисторной установки.
Целью предполагаемой полезной модели является повышение надежности работы коммутационного оборудования распределительного устройства и отключающей способности высоковольтного выключателя при отключении токов короткого замыкания в условиях воздействия переходного восстанавливающегося напряжения с высокими амплитудами за счет более эффективного демпфирования переходных процессов, возникающих при коротких замыканиях.
Указанная цель достигается тем, что в высоковольтном распределительном устройстве, содержащем рабочую систему шин, высоковольтную воздушную линию, подключаемую к шине распределительного устройства через линейный выключатель, автотрансформатор, одна из обмоток которого соединена в звезду, подключаемый через высоковольтный выключатель к шинам распределительного устройства экранированным присоединением, между экраном экранированного присоединения распределительного устройства и землей дополнительно подключены параллельно соединенные резистор, реактор и коммутационный аппарат, причем индуктивность реактора определяется соотношением , где
1
С - эквивалентная емкость высоковольтного распределительного устройства;
2
С - емкость между экраном экранированного присоединения и землей;
1
L - эквивалентная индуктивность сети;
при этом в качестве экранированного присоединения использован кабель из сшитого полиэтилена, а в качестве коммутационного аппарата использован вакуумный выключатель или тиристорный ключ.
На фигуре 1 представлена схема предполагаемого устройства.
Устройство состоит из параллельно соединенных резистора 1, реактора 2 и шунтирующего коммутационного аппарата 3, экранированного присоединения, выполненного в виде кабеля из сшитого полиэтилена 4 (далее кабельного присоединения) с заземленным экраном 5 (показан условно), автотрансформатора 6, высоковольтного выключателя 7, шин распределительного устройства высокого напряжения 8, высоковольтной воздушной линии 9, линейного выключателя 10, шин распределительного устройства среднего напряжения 11, шин распределительного устройства низшего напряжения 12.
Высоковольтная воздушная линия 9 через линейный выключатель 10 подключена к шинам распределительного устройства высокого напряжения 8, к этим же шинам 8 через высоковольтный выключатель 7 кабельным присоединением 4 подключен автотрансформатор 6. В цепь заземления экрана 5 кабельного присоединения 4 включена цепочка из параллельно соединенных резистора 1, реактора 2 и шунтирующего их коммутационного аппарата 3. Обмотки среднего и низшего напряжения автотрансформатора 6 подключены к шинам 11 и 12 соответствующего напряжения.
На фигуре 2 представлена расчетная схема предполагаемого устройства.
1
1
2
2
Расчетная схема содержит эквивалентный источник тока J, эквивалентную индуктивность сети L относительно точки короткого замыкания, эквивалентную емкость C высоковольтного распределительного устройства, емкость C экрана кабельного присоединения, сопротивление R, индуктивность L.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме коммутационный аппарат 3 шунтирует цепочку из параллельно соединенных резистора 1 и реактора 2, в результате чего она выведена из цепи заземления экрана 5 кабельного присоединения 4. При возникновении короткого замыкания на подходящей к шине 8 высоковольтной воздушной лини 9 от сигналов релейных защит подается команда на отключение линейного выключателя 10.
1
1
2
2
2
В процессе отключения на контактах линейного выключателя 10 из-за высокой суммарной емкости цепи с учетом емкости высоковольтного распределительного устройства возможно наличие переходного восстанавливающегося напряжения с амплитудами, превосходящими нормируемые значения, что может привести к отказу или повреждению линейного выключателя 10. Для снижения амплитуд переходного восстанавливающегося напряжения одновременно с подачей сигнала на отключение линейного выключателя 10 подается команда на коммутационный аппарат 3, в результате чего он разрывает свою цепь и экран 5 кабельного присоединения 4 оказывается заземленным через параллельно соединенные резистор 1 и реактор 2. Таким образом, в колебательный контур, состоящий из эквивалентной емкости C распределительного устройства и эквивалентной индуктивности цепи L относительно точки короткого замыкания, вводится параллельная цепочка, состоящая из резистора 1 сопротивлением R и реактора 2 индуктивностью L. Реактор 2, индуктивность L которого определяется высокочастотной составляющей отключаемого тока короткого замыкания сети с учетом емкости С экрана 5 кабельного присоединения 4 относительно земли, препятствует протеканию тока высокой частоты по образующемуся контуру, а резистор 1, сопротивление R которого ограничено допустимым для изоляции экрана 5 уровнем перенапряжений, обеспечивает быстрое затухание апериодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания.
Таким образом, за счет дополнительно подключенной параллельной цепочки из резистора 1 и реактора 2 образующийся контур в режимах короткого замыкания сети обеспечивает допустимые значения скорости нарастания и амплитуды переходного восстанавливающегося напряжения на отключающем линейном выключателе 10.