Схема защиты для трансформаторов напряжения
РЕФЕРАТ
Объектом полезной модели является схема защиты для трансформаторов напряжения, находящая применение при ослаблении феррорезонансных колебаний, возникающих в трансформаторах напряжения в сети высокого напряжения.
Система согласно признакам полезной модели отличается тем, что гасящий резистор (2) и элемент (3) тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения посредством электронной коммутационной схемы (4) с пороговой коммутационной характеристикой, так что превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения обращает коммутационную схему (4) в ее проводящее состояние. Электронная коммутационная схема (4) содержит симистор (6), имеющий затвор, управляемый посредством динистора (7).
2420-147974RU/011
СХЕМА ЗАЩИТЫ ДЛЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Объектом полезной модели является схема защиты для трансформаторов напряжения, находящая применение при ослаблении феррорезонансных колебаний, возникающих в трансформаторах напряжения в сети высокого напряжения.
Для ослабления феррорезонансных колебаний в электрооборудовании, а особенно, в трансформаторах напряжения, которые работают в трехфазных сетях, типично используется ослабляющий резистор с сопротивлением в несколько десятков Ом. Такой резистор присоединен к трем вспомогательным вторичным обмоткам трех однофазных трансформаторов, формирующих схему разомкнутого треугольника. Хотя это решение использует простую конструкцию, оно имеет значительные недостатки. В случае продолжительного разбаланса в питающей сети небольшое значение сопротивления ослабляющего резистора, которое требуется для результативности ослабления феррорезонансных колебаний, оборачивается опасностью теплового повреждения трансформаторов напряжения или самого резистора. На практике используются ослабляющие резисторы с мощностью в несколько сотен Ватт и большими размерами.
Из описания патента Германии DE 1 265 836 известна схема для гашения релаксационных колебаний в однополюсном заземленном индуктивном трансформаторе напряжения в трехфазной сети. В этой схеме ослабляющий резистор присоединен к скомпонованным разомкнутым треугольником вспомогательным обмоткам трех
однофазных трансформаторов рабочими контактами трех реле. Рабочие контакты активируются вторичными обмотками трансформаторов. Использование таких реле дает возможность отсоединять ослабляющий резистор в случае разбаланса сети, который вызывается коротким замыканием на землю.
Недостаток этого решения состоит в необходимости использования электромеханических элементов, таких как реле, и неизбежности управлять ими посредством дополнительных вторичных обмоток трансформаторов.
Из описания патента Великобритании GB 1 150 865 известна управляемая антиферрорезонансная схема для емкостного трансформатора напряжения. Эта схема содержит гасящую нагрузку, управляемый затвором полупроводниковый ключ и средство запуска. Полупроводниковый ключ обеспечивает присоединение гасящей нагрузки к промежуточному трансформатору. Средство запуска обеспечивает рабочее состояние управляемого затвором полупроводникового ключа во время наличия нежелательных колебаний.
Подобным образом, из заявки DE 2 704 112 на выдачу патента Германии, известна система защиты, которая защищает вторичную обмотку переходного индуктивного трансформатора. Эта система содержит гасящую нагрузку, которая соединена с резистором PTC (с положительным температурным коэффициентом), который соединяется с ключом. Ключ управляется элементом настройки выдержки, который включает гасящую нагрузку на время нагрева резистора PTC.
Из публикации к международной заявке WO 2005/008859 известна система защиты трансформатора напряжения средней мощности, которая содержит ослабляющий резистор, присоединенный к системе разомкнутого треугольника из трех вспомогательных вторичных обмоток трех однофазных трансформаторов. Между ослабляющим резистором и выходом промежуточной вторичной обмотки одного из однофазных трансформаторов есть элемент, обладающий характеристикой порогового напряжения и тока, и плавкая вставка, которые соединены последовательно. Предпочтительно, плавкая вставка принимает вид резистора PTC, а элемент с характеристикой порогового напряжения и тока принимает вид двух стабилитронов, двухтактным образом соединенные друг с другом, или варистор.
Недостаток представленной системы состоит в том, что, в случае использования элемента, обладающего характеристикой порогового тока и напряжения, значительная тепловая мощность рассеивается, когда превышается порог напряжения. Это является результатом большого значения произведения порогового напряжения и тока. Таковое является причиной того, что элементы, имеющие характеристики порогового напряжения и тока, то есть стабилитроны или варисторы, должны иметь такие пространственные размеры, чтобы они выдерживали значительную тепловую нагрузку. Поэтому есть необходимость в нахождении другого элемента или схемы, содействующих протеканию тока через гасящий резистор и через термистор PTC, присоединенные к скомпонованным разомкнутым треугольником вспомогательным обмоткам трех однофазных трансформаторов напряжения, в случае появления феррорезонансных колебаний в по меньшей мере одном из трех трансформаторов в трехфазной сети.
Сущность схемы защиты для трансформаторов напряжения, присоединенных к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения, содержащей гасящий резистор и элемент тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, которые присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения электронной коммутационной схемой, имеющей пороговую коммутационную характеристику, с тем, чтобы превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения обращало электронную коммутационную схему в ее проводящее состояние, состоит в том, что гасящий резистор и элемент тепловой защиты присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения посредством коммутационной схемы, которая содержит симистор, имеющий затвор, управляемый посредством динистора.
Преимущество полезной модели состоит в значительном повышении тепловой мощности, рассеиваемой на элементе, содействующем протеканию тока через гасящий резистор и через термистор PTC, присоединенные к скомпонованным разомкнутым треугольником вспомогательным обмоткам трех однофазных трансформаторов напряжения, в случае появления феррорезонансных колебаний в по меньшей мере одном из трех трансформаторов в трехфазной сети.
Объект полезной модели представлен в вариантах осуществления на чертежах, где фиг. 1 показывает схему защиты для трансформаторов напряжения графическим образом, фиг. 2 - защитный элемент, известный из предшествующего уровня техники, фиг. 3 - обладающее признаками изобретения устройство с электронной коммутационной схемой.
Вспомогательные обмотки трех однофазных трансформаторов VT1, VT2, VT3 напряжения соединены друг с другом для формирования компоновки разомкнутого треугольника. Первичные обмотки A-N непосредственно связаны с трехфазной сетью RST и землей. Выводы вторичных обмоток a-n отдельных трансформаторов являются рабочими выходами этих трансформаторов. Выводы вспомогательных вторичных обмоток da и dn трансформаторов соединены один с другим таким образом, что вывод da вспомогательной вторичной обмотки трансформатора VT1 соединен со входом системы 1 защиты, чей выход соединен с выводом dn вспомогательной вторичной обмотки третьего трансформатора VT3, и чей вывод da соединен с выводом dn вспомогательной вторичной обмотки второго трансформатора VT2. Затем, вывод da второго трансформатора VT2 соединен с выводом dn первого трансформатора VT1. Во время работы устройства между выводом da первого трансформатора VT1 и выводом dn третьего трансформатора VT3 возникает напряжение U0, которое прикладывается к выводам системы защиты.
Система 1 защиты содержит соединенные последовательно: гасящий резистор 2, элемент 3 тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, и электронный коммутационный элемент или схему 4 с пороговой коммутационной характеристикой, с тем, чтобы превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником обмотках трех однофазных трансформаторов VT1, VT2 и/или VT3 напряжения обращало коммутационный элемент или схему 4 в их проводящее состояние. В схеме защиты, известной из предшествующего уровня техники, коммутационный элемент имеет вид динистора 5. В обладающей признаками изобретения схеме защиты схема коммутации содержит симистор 6, чей затвор управляется посредством динистора 7, соединенного с резисторами 8, 9 и с конденсатором 10. Есть другие возможные варианты осуществления изобретения, в которых симистор управляется другим электронным средством, не показанным на чертеже, которое выбрано так, что симистор активируется после того, как превышено предопределенное пороговое напряжение.
Работа обладающей признаками изобретения схемы является следующей:
В случае полного баланса в трехфазной сети напряжение U0 нулевой последовательности имеет значение = 0, и никакой ток не протекает через систему 1 защиты.
В случае небольшого разбаланса трехфазной сети напряжение U 0 имеет ненулевое значение, но меньшее, чем значение порогового напряжения коммутационного элемента или схемы 4 . В таком случае, также нет протекания тока через схему 1 защиты.
Если феррорезонансные колебания появляются в трехфазной сети, напряжение U 0 имеет значение, превышающее пороговое значение коммутационного элемента или схемы 4. В таком случае, в каждом цикле колебания напряжения U0 включение коммутационного элемента или схемы 4 происходит два раза: в течение положительной и в течение отрицательной половины колебания U0, соответственно. Коммутационный элемент или схема 4 проводит ток через гасящий резистор 2 и через термистор 3 PTC. Вследствие небольшого значения сопротивления резистора 2 и термистора 3 PTC, при появлении феррорезонансных колебаний, происходит их немедленное затухание. Сумма сопротивления гасящего резистора 2 и термистора 3 PTC, а также теплоемкость термистора 3 PTC выбираются таким образом, чтобы полное гашение феррорезонансных колебаний достигалось до того, как температура термистора 3 PTC достигнет уровня, при котором эквивалентное сопротивление схемы 1 защиты является слишком высоким для гашения феррорезонансных колебаний. Применение коммутационного элемента или схемы 4 с пороговой коммутационной характеристикой минимизирует рассеяние тепла на этом элементе или схеме, в то время как они проводят ток.
Если значительный продолжительный разбаланс возникает в трехфазной сети, который может быть вызван, например, коротким замыканием на землю одного из фазовых проводников, напряжение U0 также имеет значение, превышающее пороговое значение коммутационного элемента или схемы 4. Ток высокой интенсивности протекает через схему 1 защиты. Однако, поскольку такое условие не требует действия гасящего резистора 2, активируется термистор 3 PTC, давая, в результате, большой прирост в эквивалентном сопротивлении схемы 1 защиты. В этом случае ток, протекающий через схему 1 защиты, существенно снижается. Подобным образом, в этом случае, применение коммутационного элемента или схемы 4 с пороговой коммутационной характеристикой минимизирует рассеяние тепла на этом элементе или схеме, в то время как они проводят ток. Когда причина разбаланса исчезает, и термистор 3 PTC остывает, схема 1 защиты будет возвращаться в исходное состояние.
Схема защиты для трансформаторов напряжения, присоединенных к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения, содержащая гасящий резистор (2) и элемент (3) тепловой защиты, имеющий вид термистора PTC, которые присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения электронной коммутационной схемой (4), имеющей пороговую коммутационную характеристику, с тем, чтобы превышение порогового напряжения на выводах скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения обращало электронную коммутационную схему (4) в ее проводящее состояние, отличающаяся тем, что гасящий резистор (2) и элемент (3) тепловой защиты присоединены к схеме скомпонованных разомкнутым треугольником вспомогательных обмоток трех однофазных трансформаторов напряжения посредством коммутационной схемы (4), которая содержит симистор (6), имеющий затвор, управляемый посредством динистора (7).
