Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для резистивного заземления нейтрали сетей средних классов напряжения.
Известно устройство для резистивного заземления нейтрали сети (патент РФ №171479, опубл. 01.06.2017, МПК Н02Н 9/08), содержащее заземляющий резистор, выполненный в виде электродов, расположенных в почве, блок коммутаторов, блок управления коммутатором, блок-анализатор измерения сопротивления грунта.
Недостатком настоящего технического решения является низкая надежность вследствие неадаптивности к быстро меняющемуся значению емкостного тока сети в режиме однофазного замыкания на землю.
Наиболее близким но технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для защиты от дуговых перенапряжений в сети с изолированной нейтралью (патент РФ №2024150, опубл. 30.11.1994, МПК Н02Н 9/08), содержащее однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена между нейтралью и землей, а во вторичную обмотку включен резистор через коммутатор, снабженный блоком управления, дополнительную вторичную обмотку однофазного трансформатора, логический элемент И, к входам которого подключены выходы пороговых блоков, дополнительный резистор с коммутатором и устройством его управления, подключенными к вторичной обмотке однофазного трансформатора параллельной основному резистору с коммутатором, второй логический элемент И, логические элементы ВРЕМЯ, НЕ.
Недостатком настоящего технического решения является низкая надежность из-за развития перемежающегося горения дуги при уменьшении емкости сети.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является стабилизация горения заземляющей дуги при однофазном замыкании на землю в условиях уменьшения емкости сети.
Технический результат заключается в повышении надежности устройства для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети за счет исключения возникновения перенапряжения на линии электропередачи вследствие возникновения перемежающейся дуги.
Это достигается тем, что известное устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети, содержащее блок контроля напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, элемент «Время», блок управления коммутатором, блока коммутаторов, заземляющий резистор и нейтралеобразующий трансформатор, высшая обмотка которого выполнена с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, снабжено интегратором, сумматором и блоком измерения емкостного тока, при этом блок контроля напряжения выполнен в виде блока определения режима замыкания (БОРЗ), первый выход которого подключен к первому входу интегратора, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен блок измерения емкостного тока, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, второй выход БОРЗ подключен к элементу «Время», первый выход которого выполнен с возможностью подключения к блоку релейной защиты РЗ трансформаторной подстанции, второй выход элемента «Время» связан с диспетчерским пультом, а третий выход подключен ко второму входу интегратора, выход сумматора подключен ко входу блока управления коммутатором, который выполнен в виде АЦП, выход которого соединен с первым входом блока коммутаторов, к выходу которого подсоединен заземляющий резистор, который выполнен в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, второй вход блока коммутаторов подключен к нейтрали нейтралеобразующего трансформатора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети.
Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети содержит блок контроля напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 1 и представляющий собой блок определения режима замыкания (БОРЗ) 2. Первый выход БОРЗ 2 подключен к первому входу интегратора 3, выход которого подключен к первому входу сумматора 4, ко второму входу которого подключен блок измерения емкостного тока 5, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 1.
Второй выход БОРЗ 2 подключен к элементу «Время» 6, первый выход которого выполнен с возможностью подключения к блоку релейной защиты РЗ 7 трансформаторной подстанции, второй выход элемента «Время» 6 связан с диспетчерским пультом, а третий выход подключен ко второму входу интегратора 3. Выход сумматора 4 подключен ко входу блока управления коммутатором, выполненного в виде АЦП 8, выход которого соединен с первым входом блока коммутаторов 9, к выходу которого подсоединен заземляющий резистор 10 в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю.
Второй вход блока коммутаторов 9 подключен к нейтрали нейтралеобразующего трансформатора 11, высшая обмотка которого выполнена с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 1.
Все элементы устройства выполнены комплектно, соединены сборочными операциями (пайкой и болтовым соединением) па предприятии-изготовителе, расположены в едином корпусе устройства (представляя собой единую конструкцию), которое установлено в помещении трансформаторной подстанции.
Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети работает следующим образом.
C
N
R
C
В нормальном режиме сигнал с блока измерения емкостного тока 5 поступает на второй вход сумматора 4. На первом входе сумматора 4 сигнал отсутствует, так как на первый вход интегратора 3 в нормальном режиме сигнал с первого выхода БОРЗ 2 не поступает. Таким образом, на вход АЦП 8 поступает сигнал, тождественно равный емкостному току I, основываясь на котором АЦП 8 подает сигнал на первый вход блока коммутаторов 9, обеспечивая необходимую величину сопротивления заземляющего резистора 10 R по условию I=I посредством подключения либо отключения части электродов заземляющего резистора 10.
N
R
При любом изменении емкости сети изменяется величина входного сигнала на АЦП 8, который, в свою очередь, автоматически изменяет величину сопротивления заземляющего резистора 10 R, а, следовательно, и тока I, что обеспечивает ограничение дуговых перенапряжений. Это позволяет адаптировать величину сопротивления заземляющего резистора 10 к изменяющимся параметрам сети и оптимизирует его работу, исключая возможность необоснованного завышения тока, проходящего через заземляющий резистор 10.
R
При возникновении режима замыкания на землю с перемежающимся характером горения дуги с первого выхода БОРЗ 2 подается сигнал па первый вход интегратора 3, начинается его заряд с увеличением сигнала, поступающего на первый вход сумматора 4 с соответствующим изменением комбинирующих сигналов на АЦП 8 и увеличением тока заземляющего резистора 10 I. Если при увеличении тока характер горения дуги становится устойчивым, должен отработать блок релейной защиты РЗ 7 трансформаторной подстанции и отключить линию, при этом с третьего выхода элемента «Время» 6 на второй вход интегратора 3 подается сигнал «Сброс», который обнуляет значение выходного сигнала интегратора 3. Таким образом, в результате работы устройства обеспечивается стабилизация горения дуги, что исключает возможность развития перенапряжений на линии и повышает эффективность работы релейной защиты.
Если срабатывание блока релейной защиты РЗ 7 трансформаторной подстанции не происходит, спустя выдержку времени, заданную блоком «Время» 6, с его первого выхода подается сигнал на принудительное отключение блока релейной защиты РЗ 7, со второго входа уходит сигнал на диспетчерский пульт о возникновении аварии и неисправности блока релейной защиты РЗ 7, с третьего выхода на второй вход интегратора 3 подается сигнал «Сброс», который обнуляет значение выходного сигнала интегратора 3. Таким образом, обеспечивается принудительное отключение поврежденного участка даже в условиях неисправности блока релейной защиты РЗ 7. При этом перегрева или термического разрушения заземляющего резистора, из-за длительного прохождения через него тока замыкания, не происходит благодаря углублению электродов резистора в почву, что улучшает отвод тепла.
Использование полезной модели позволяет повысить надежность работы устройства для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети за счет исключения перенапряжений на линии, возникающих вследствие перемежающейся дуги, адаптирования его режима работы в реальном времени к изменениям конфигурации сети, а также повышения термической стойкости заземляющего резистора.