Устройство для шунтирования однофазного замыкания на землю

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю и может быть использована в трехфазных электрических сетях, работающих с изолированной нейтралью при соединении обмоток силового трансформатора в звезду. Устройство для шунтирования однофазного замыкания на землю, содержащее узел выбора поврежденной фазы, узел управления, узел шунтирования поврежденной фазы, высокоомный заземляющий резистор и узел отключения, отличающееся тем, что с целью упрощения схемы, повышения надежности работы устройства и эффективного ограничения опасных перенапряжений на элементах сети в условиях неустойчивого горения дуги однофазного замыкания на землю, высокоомный заземляющий резистор одним выводом подключается к заземляющему устройству, а другим выводом - через контакт выключателя узла отключения к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду.

Известно устройство шунтирования однофазного замыкания на землю, содержащее узел выбора поврежденной фазы (УВПФ), узел шунтирования поврежденной фазы (УШПФ), узел управления (УУ) УШПФ, блок временной задержки [Жидков, В.О. Устройство для шунтирования места однофазного замыкания / В.О.Жидков, Ю.Н.Ильин, Л.А.Плащанский, А.В.Полозков. Авторское свидетельство СССР 1056342, МПК Н02Н 3/16, 1983.].

Недостатком этого устройства является появление опасных перенапряжений на неповрежденных фазах сети при перемежающихся однофазных замыканиях на землю на время работы блока временной задержки до момента шунтирования поврежденной фазы выключателем УШПФ.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство шунтирования поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю [Сивокобыленко, В.Ф. Управление режимом нейтрали 6 кВ при замыкании фазы на землю / В.Ф.Сивокобыленко, В.К.Лебедев, С.Махинда // Электроэнергетика и преобразовательная техника: Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Сборник научных трудов. Вып.127. - Харьков: ХГПУ, 2000. - С.91-96.], содержащее: УВПФ; специальный заземляющий трансформатор с высокоомным заземляющим резистором, подключенным с одной стороны к нейтрали первичной обмотки заземляющего трансформатора, соединенной в звезду, а с другой стороны - к выключателю узла отключения, подключенному к заземляющему устройству; нелинейные ограничители перенапряжения; УШПФ и УУ.

Недостатком указанного устройства является то, что схема присоединения высокоомного заземляющего резистора не обеспечивает требуемого уровня ограничения опасных перенапряжений на элементах сети из-за резкого возрастания величины внутреннего сопротивления заземляющего трансформатора при высоких частотах переходных процессов, вызванных перемежающимися однофазными замыканиями на землю. При этом высокоомный заземляющий резистор фактически оказывается отключенным от сети, и она работает в режиме изолированной нейтрали. Поэтому для ограничения перенапряжений на элементах сети до момента срабатывания УШПФ в указанном устройстве используются нелинейные ограничители перенапряжения. Также к недостаткам указанного устройства можно отнести низкую надежность его работы из-за малой термической стойкости нелинейных ограничителей перенапряжения в режиме длительных перемежающихся однофазных замыканий на землю.

Цель изобретения - упрощение схемы, повышение надежности работы устройства и эффективное ограничение перенапряжений на элементах сети в режиме однофазных замыканий на землю с перемежающимся характером дуги в сетях с изолированной нейтралью.

Поставленная цель достигается тем, что высокоомный заземляющий резистор одним выводом подключается к заземляющему устройству, а другим выводом через контакт выключателя узла отключения к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду.

Схема предлагаемого устройства показана на фиг.1.

Устройство работает следующим образом. При возникновении однофазного замыкания на землю срабатывает УВПФ и подает сигнал на УУ, с которого подается сигнал готовности на узел отключения и сигнал на включение выключателя УШПФ, который шунтирует поврежденную фазу. Схема сети переходит в режим глухого металлического однофазного замыкания на землю. До момента срабатывания шунтирующего выключателя уровень перенапряжений на элементах сети эффективно ограничивается высокоомным заземляющим резистором, подключенным к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду. После срабатывания шунтирующего выключателя УШПФ подается сигнал на отключение выключателя узла отключения, который отключает высокоомный заземляющий резистор от нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду. В режиме глухого металлического однофазного замыкания на землю напряжение на неповрежденных фазах повышается до линейного, что не является опасным для оборудования электрической сети, поэтому необходимость в подключении высокоомного заземляющего резистора отпадает.

Достоинством предлагаемого устройства в сравнении с прототипом [2] является следующее:

1) подключение высокоомного заземляющего резистора к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду, позволяет отказаться от специального заземляющего трансформатора, что упрощает схему и повышает надежность работы устройства в нормальных и аварийных режимах сети;

2) подключение высокоомного заземляющего резистора к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду, блокирует возникновение высокочастотного переходного процесса, что исключает возможность повреждения электрооборудования сети от опасных перенапряжений в условиях неустойчивого горения дуги однофазного замыкания на землю, а также позволяет отказаться от использования нелинейных ограничителей перенапряжения, имеющих малую термическую стойкость;

3) подключение высокоомного заземляющего резистора к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду, увеличивает ток замыкания на землю в связи, с чем повышается надежность работы релейной защиты в режиме неустойчивого горения дуги однофазного замыкания на землю.

Устройство для шунтирования однофазного замыкания на землю, содержащее узел выбора поврежденной фазы, узел управления, узел шунтирования поврежденной фазы, высокоомный заземляющий резистор и узел отключения, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы, повышения надежности работы устройства и эффективного ограничения опасных перенапряжений на элементах сети в условиях неустойчивого горения дуги однофазного замыкания на землю, высокоомный заземляющий резистор одним выводом подключается к заземляющему устройству, а другим выводом - через контакт выключателя узла отключения к нейтрали обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду.