Распределительное устройство высокого напряжения для сетей с высоким уровнем токов короткого замыкания

Использование: в области электротехники в сетях высокого напряжения с высокими значениями токов короткого замыкания. Технический результат заключается в снижении токов короткого замыкания в поврежденном присоединении и скорости и амплитуды переходных восстанавливающихся напряжений. Для этого устройство содержит цепочку из последовательно включенных вакуумных управляемых разрядников, часть которых шунтирована резистором, а нелинейные ограничители перенапряжений выполнены из двух модулей, точка соединения которых соединена с точкой подключения резистора к цепочке из последовательно включенных вакуумных управляемых разрядников; при этом последовательно с резистором включено конденсаторное устройство; кроме того, конденсаторное устройство включено параллельно резистору; при этом конденсаторное устройство выполнено в виде емкостного трансформатора напряжения.

Предполагаемая полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в сетях высокого напряжения с высокими значениями токов короткого замыкания.

Известны управляемые вакуумные разрядники (РВУ), использующиеся для быстродействующей защиты нагрузки от токов короткого замыкания и от перенапряжений [Алферов Д.Ф., Иванов В.П., Сидоров В.А. Управляемые вакуумные разрядники: основные свойства и применение // ЭЛЕКТРО, 2002, 2, с.37]. Комбинация РВУ с вакуумными выключателями позволяет повысить быстродействие вакуумных коммутирующих устройств, сохранив их способность длительно выдерживать номинальные токи.

Недостатком данного технического решения является высокая скорость и амплитуда переходных восстанавливающихся напряжений (ПВН).

Известна высоковольтная электрическая сеть, в которой защита от перенапряжений, возникающих при его отключении вакуумным выключателем, выполняется с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), включаемых между фазными выводами электродвигателя и «землей» [Патент РФ 2110878]. Такая установка защитных аппаратов позволяет снизить перенапряжения до уровня испытательных напряжений.

Недостатком данного технического решения является ограниченная область применения (только в сетях с изолированной нейтралью) и низкая эффективность снижения скорости ПВН.

Известен способ снижения восстанавливающихся напряжений, реализованный в устройстве, содержащем параллельно соединенные резистор, конденсатор и дроссель, подключенные между сборными шинами и землей через выключатель, и включатель, время включения которого меньше времени отключения линейного выключателя [Авторское свидетельство 231656]. Данное изобретение принято в качестве прототипа.

Недостатком данного технического устройства является высокий уровень токов короткого замыкания и амплитуды переходных восстанавливающихся напряжений.

Целью предполагаемой полезной модели является снижение токов короткого замыкания в поврежденном присоединении и скорости и амплитуды переходных восстанавливающихся напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что распределительное устройство высокого напряжения для сетей с высоким уровнем токов короткого замыкания, содержащее сборные шины, к которым подключены нелинейные ограничители перенапряжений и блоки устройств релейной защиты, а также подключенные через коммутационные аппараты (выключатели) линии электропередачи и трансформаторы (автотрансформаторы), дополнительно содержит цепочку из последовательно включенных вакуумных управляемых разрядников, часть которых шунтирована резистором, а нелинейные ограничители перенапряжений выполнены из двух модулей, точка соединения которых соединена с точкой подключения резистора к цепочке из последовательно включенных вакуумных управляемых разрядников; при этом последовательно с резистором включено конденсаторное устройство; кроме того, конденсаторное устройство включено параллельно резистору; при этом конденсаторное устройство выполнено в виде емкостного трансформатора напряжения.

Распределительное устройство для сетей высокого напряжения с высоким уровнем токов короткого замыкания приведено на фиг.1. Оно содержит сборные шины (1), нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), состоящий из двух модулей (ОПН-2 и ОПН-3), устройство релейной защиты (4), а также подключенные через выключатели (5) линию электропередачи (6), цепочку из последовательно соединенных разрядников вакуумных управляемых (РВУ-7) и (РВУ-8), шунтированных резистором (9), и блока управления (10).

Кроме того, на фиг.2 представлена схема подключения конденсаторного устройства (11) последовательно резистору (9), на фиг.3 - параллельно резистору (9).

На фиг.4 конденсаторное устройство (11) выполнено в виде емкостного трансформатора напряжения (12).

Работу предполагаемой полезной модели рассмотрим на примере устройства, представленного на фиг.1.

К сборным шинам (1) подстанции через выключатели (5) подключены: линия электропередачи (6), устройство релейной защиты (4), ОПН, состоящий из двух модулей (ОПН-2 и ОПН-3), РВУ-7 и РВУ-8 с блоком управления (10).

Точка соединения ОПН-2 и ОПН-3 соединена с точкой соединения РВУ-7 и РВУ-8, а РВУ-8 шунтирован резистором (9).

При коротком замыкании на одном из присоединений, например, линии электропередачи (6), ток короткого замыкания превышает номинальный ток отключения выключателя (5). Для снижения тока в поврежденной цепи и уровня переходных восстанавливающихся напряжений на контактах выключателя (5) подается команда от устройства релейной защиты (4) на вход блока управления (10), который посылает сигнал на управляемые электроды РВУ-7 и РВУ-8. В результате происходит срабатывание РВУ-7 и РВУ-8 и сборные шины (1) заземляются. Короткое замыкание на линии электропередаче (6) шунтируется, и ток подпитки короткого замыкания через выключатель (5) снижается, в зависимости от сопротивления дуги и удаленности короткого замыкания от сборных шин (1) подстанции, на 80-100%. Через время, достаточное для снижения тока в цепи выключателя (5) линии электропередачи (6), подается команда на его отключение. После отключения выключателя (5) подается команда на отключение РВУ-8, при этом скорость и амплитуда переходных восстанавливающихся напряжений ограничивается действием резистора (9) и ОПН-3, что обеспечивает надежное его отключение, после чего подается команда на РВУ-7, сборные шины (1) разземляются и схема возвращается в исходное положение.

Наличие конденсаторного устройства (11) обеспечивает надежное включение РВУ-7 и РВУ-8 при коротких замыканиях (металлических к.з.) в непосредственной близости от сборных шин (1).

Установка цепочки высоколинейных резисторов позволяет распределить напряжение на РВУ-7 и РВУ-8 и при разновременном отключении, а также осуществить заряд конденсатора (11) в нормальном режиме до появления короткого замыкания.

1. Распределительное устройство для сетей высокого напряжения с высоким уровнем токов короткого замыкания, содержащее сборные шины, к которым подключены нелинейные ограничители перенапряжений и блоки устройств релейной защиты, а также подключенные через коммутационные аппараты (выключатели) линии электропередачи и трансформаторы (автотрансформаторы), отличающееся тем, что, с целью снижения переходных восстанавливающихся напряжений и токов короткого замыкания в присоединениях, дополнительно содержит цепочку из последовательно включенных вакуумных управляемых разрядников, часть которых шунтирована резистором, а нелинейные ограничители перенапряжений выполнены из двух модулей, точка соединения которых соединена с точкой подключения резистора к цепочке из последовательно включенных вакуумных управляемых разрядников.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последовательно с резистором включено конденсаторное устройство.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что параллельно резистору включено конденсаторное устройство.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что конденсаторное устройство выполнено в виде емкостного трансформатора напряжения.