Устройство для передачи электрической энергии трехфазным потребителям в сетях с изолированной нейтралью

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1030911

ЭШ Н 02 J 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3420374Л4-07

, (22 ) l 2 . 0 4. 82 (46) 23 07.83. Бюл. N 27 (72 ) В. С. Белоусов, Б. И. Мокин и В. А. Леонтьев (71 ) Винницкий политехнический институт (53) 621 ° 316 ° 3(088.8) (56 ) 1. Боровиков В. А. и др. Элект-, рические сети энергетических систем. Л., "Энергия", 1977, с.23. (54 )(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНЫМ

ПОТРЕБИТЕЛЯМ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЫ0, содержащее заземляющий трансформатор (трехфазный реактор ), выводы фаз которого подключены к шинам питающей подстанции, регулируемую дугогасящую катушку, включенную в нейтраль заземляющего трансформа-. тора и к земле, отходящие линии с линейными выключателями, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения трехфазных потребителей при неполнофазном режиме и обеспечения безопасности в сетях с изолированной нейтралью, оно снабжено трансформаторами тока нулевой последовательности, блоком выбора поврежденной линии, входы которого подключены к выводам трансформаторов тока нулевой последовательности, трансформатором напряжения, подключенным к ши-. нам питающей подстанции, блоком выбора вида повреждения, входы которого соединены с выходами трансформатора напряжения, однофазным выключателем, шунтирующим дугогасящую катушку, однофазным выключателем, включенным в нейтраль трансформатора приемной подстанции, блоком определения неполнофазного режима и управления однофазным выключателем заземления нейтрали, который подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора приемной подстанции и к приводу выключателя заземления нейтрали, и блоком управления, выходы которого подключены к приводу линейных выключателей, к приводу регулятора дугогасящей катушки и к приводу однофазного выключателя, шунтирующего катушку, а входы блока управления подключены к выходам блока выбора вида повреждения и к выходам а блока выбора поврежденной линии, приЯ чем количество выходов блока выбора поврежденной линии соответствует числу отходящих линий от шин питающей подст анции.

2. Устройство по и. T о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок выбо - ра вида повреждения содержит индикатор вида повреждения, логический элемент И и элементы определения nos режденной фазы при однофазном замыка нии на землю, определения неполнофазного режима, определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме, определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю, причем входы элементов соединены с выходами трансформатора напряжения, входы индикатора вида повреждения и логического элемента И соединены с выходами элементов определения поврежденной фазы и определения неполнофазного

1030911

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит логические элементы И, входы которых соединены с выходами блока выбора поврежденной линии и логического элемента И блока выбора вида повреждения, а выходы которых подключены к приводам линейных выключателей,три логических элемента НЕ, входы первого и второго соединены с выходом логического элемента И блока выбора вида повреждения, а вход третьего соединен с выходом элемента определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю блока выбора вида повреждения, два логических элемента И, вход первоГо соединен с выходом первого логиче" ского элемента НЕ и с выходом элемента определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю блока выбора вида повреждения, а вход второго соединен с выходами второго и третьего логических элементов НЕ и с выходом элемента определения степени расстройки компенсации дугогасящей режима, кроме того, выходы всех элементов и логического элемента И соед нены с входом блока управления. катушки в нормальном режиме блока и выбора вида повреждения, элемент регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме, вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, а выход соединен с приводом регулятора дугогасящей катушки, элемент регулирования дугогасящей катушки в режиме однофазного

,замыкания на землю, вход которого соединен с выходом первого логиче,ского элемента И и с выходом элемента определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки э режиме однофазного замыкания на землю блока выбора вида повреждения, а ! выход соединен с приводом регулято-! ра дугогасящей катушки, элемент бло кировки регулятора дугогасящей катушки, вход которого подключен к выходу элемента определения неполнофазного режима блока выбора вида повреждения, а выходы соединены с входами элемен тов регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме и в режиме однофазного замыкания на землю, причем вход элемента блокировки регулятора дугогасящей катушки подключен к приводу шунтирующего однофазного выключателя.

20

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к сетям трехфазного переменного тока с, изолированной нейтралью, и может быть использовано,для повышения надежности электроснабжения потребителей электрической энергии при отключении фазы линии, .при замыкании одной из фаз линии на землю, а также для обеспечения безопасности при обрыве проводов с падением на землю.

Неполнофазные режимы в сетях с глухозаземленной нейтралью известны и широко используются для повышения надежности электроснабжения потребителей. В сетях с изолированной нейтралью передача электрической энергии при неполнофазных режимах может осуществляться по системе два .провода - земля. При этом изоляция линии находится под линейным

2 напряжением, что при длительной эксплуатации может приводить к аварийным отключениям линии.

Наиболее близким к изобретению является устройство для компенсации емкостных токов, позволяющее повысить надежность электроснабжения потребителей в сетях с изолированной нейтралью, содержащее заземляющий трансформатор (трехфазный реактор ), выводы фаз которого подключены к шинам питающей подстанции, регулируемую дугогасящую катушку, включенную в нейтраль заземляющего трансформатора и к Земле, отходящие линии с линейными выключателями (1 )

Однако известное устройство позволяет осуществлять передачу электрической энергии при однофазном замыкании на землю, а при неполнофазном режиме линии, в сети с изолиро3 . 10309 ванной нейтралью; трехфаэные потреби тели электрической энергии должны быть отключены,. так как при отключении фазы линии создается однофазный режим, который недопустим для 5 трехфазных потребителей, что приводит к значительному народнохозяйственному ущербу. Известное устройство не обеспечивает безопасности при обрыве проводов линии с падением на 10 землю в сетях с изолированной нейтралью, Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения трехфазных потребителей при непол- 15 нофазном режиме и обеспечение безопасности в сетях с изолированной нейтраяью. ч

Указанная цель достигается тем, что устройство для передачи электрической энергии трехфазным потребителям в сетях с изолированной нейтралью, содержащее заземляющий трансформатор (трехфазный реактор ), выводы фаз которого подключены к шинам питающей подстанции, регулируемую дугогасящую катушку, включенную в нейтраль заземляющего трансформатора к земле, отходящие линии с линейыми выключателями, дополнительно снабжено трансформаторами тока нулевой последовательности, блоком выбора поврежденной линии, входы

: которого подключены к выводам трансформаторов тока нулевой последовательности, трансформатором напряжения, подключенным к шинам питающей подстанции, блоком выбора вида повреждения, входы которого соединены с выходами трансформатора напряжения, од-40 нофазным выключателем, шунтирующим дугогасящую катушку, однофаэныи выключателем, включенным в нейтраль трансформатора приемной подстанции, блоком определения неполнофазного режима и управления однофазным выключателем заземления нейтрали, который подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора приемной подстанции и к приводу выключателя заэемпения .нейт- 50 рапи, и блоком управления, выходы которого подключены к приводам линейных выключателей, к приводу регулятора дугогасящей катушки и к приводу однофазного выключателя, шунтирующего катушку, а входы блока. управления подключены к выходам блока выбора вида повреждения и к выходам блока выбора

l Ц поврежденной линии, причем количество выходов блока выбора поврежденной линии соответствует числу отходящих линий от шин питающей подстанции.

Блок выбора вида повреждения содержит индикатор вида повреждения, логический элемент И и элементы определения поврежденной фазы при однофаэном замыкании на землю, определения неполнофаэного режима, определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме, определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки .в режиме однофазного замыкания на землю, причем входы элементов соединены с выходами трансформатора напряжения, входы индикатора вида повреждения и логического элемента

И соединены с выходами элементов определения поврежденной фазы и определения неполнофаэного режима, кроме того, выходы всех элементов -и логического элемента И соединены с входом блока управления.

Блок управления содержит логические элементы И, входы которых соединены с выходами блока выбора поврежденной линии и логического элемента И блока выбора .вида повреждения, а выходы которых подключены к приводам линейных выключателей, три логических элемента НЕ, входы первого и второго сеединены с выходом логического элемента И блока выбора вида повреждения, а вход-третьего соединен с выходом элемента определения поврежденной фазы при однофаэном замыкании на землю блока выбора вида повреждения, два логических элемента И, вход первого соединен с выходом первого логического элемента HE и с выходом элемента определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю блока выбора вида повреждения, а вход второго соединен с выходами второго и третьего логических элементов НЕ и с выходом элемента определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме блока выбора вида повреждения, элемент регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме, вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, а выход соединен с приводом регулятора дугогасящей катушки, элемент регулирования pyro1030911 6 гасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю, вход которого соединен с выходом первого логического элемента И и с выходом элемента определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю блока выбора вида повреждения, а выход соединен с приводом регулятора дугогасящей катуш:ки, элемент блокировки регулятора дугогасящей катушки, вход которого подключен к выходу элемента определения неполнофазного режима блока выбора вида повреждения, а выходы соединены с входами элементов регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме и режиме однофазндго замыкания на землю, причем вход элемента Ьлокировки регулятора дугога ,сящей катушки подключен к приводу шун тирующего однофазного выключателя.

На фиг. 1 изображена схема передачи электрической энергии трехфазным потребителям в сетях с изолированной нейтралью; на фиг. 2- блок выЬора вида повреждения; на фиг. 3блок управления.

Устройство содержит трансформатор 1 питающей подстанции, к которому посредством выключателя 2 подключены отходящие линии 3, снабженные трансформаторами 4 тока нулевой последовательности, выводы которых подключены к блоку 5 выЬора поврежденной линии, трансформаторы 6 приемных подстанций, подключенные в конце линии (с целью упрощения на схеме изображен только один трансформатор ), трансформатор 7 напряжения, выводы фаз подсоединены к блоку выбора вида повреждения, который совместно с выводами блока выбора поврежденной линии подключен к блоку 9 управления, причем выводов у блока выбора поврежденной линии столько, сколько имеется отходящих линий от шин питающей подстанции, трехфазный реактор 10, выводы фаз его подключены к шинам питающей подстанции, регулируемую дугогасящую катушку 11, включенную в нейтраль трехфазного реактора и к земле, однофазный выключатель 12, шунтирующий дугогасящую катушку, причем выводы блока 9 управления подключены к приводам линейных выключателей 2, к приводу регулятора дугогасящей катушки 11, а также к приводу шунтирующего одно5

5 i.Фазного выключателя 12, однофазный выключатель 13, включенный в нейтраль трансформатора 6 приемной подстанции и к земле, блок 14 определения неполнофазного режима и управления однофазным выключателем заземления нейтрали, который подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора 6 приемной подстанции и к приводу однофазного выключателя 13, элемент определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю, элемент 16 определения неполнофазного режима, элемент 17 определения расстройки компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме, элемент 18 определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю, входы которых соединены с выходом трансформатора 7 напряжения, индикатор 19 вида повреждения, на вход которого подаются выходные сигналы с элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю и элемента 16 определения неполнофазного режима, логический элемент И 20, на вход которого подаются выходные сигналы с элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю и элемента 16 определения неполнофазного режима, выход которого, совместно с выходами элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю, элементом 16 определения неполнофазного режима, weментами 17 и 18, определения степени расстройки компенсации дугогася3 щей катушки в нормальном режиме и режиме однофазного замыкания на землю, подключен к блоку 9 управления, логические элементы И 21 и

22, на входы которых подаются сигналы с элемента блока 5 выЬора поврежденной линии и от логического элемента И 20 блока выбора вида повреждения, а выходы их соединены с приводами линейных выключателей 2 три-.логических элемента HE 23-25, на входы первого 23 и второго 24 элементов НЕ подается этот же сигнал из выхода логического элемента И 20 блока 8 выбора вида повреждения, а вход третьего элемента НЕ 25 соединен с выходом элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю упомя1030911

5 10

50

55 нутого блока, два логических элемента И 26 и 27, на вход первого элемента 26 подается сигнал с выхода первого логического элемента НЕ 23 и от элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю блока 8 выбора вида повреждения, а на вход второго элемента 27 подаются сигналы с выходов второго 24 и третьего

25 логических элементов НЕ и с выхода элемента. 17 определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме блока 8 выбора вида повреждения, элемент 28 регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме,на вход которого оодается сигнал с второго логического элемента И 27, а выход его соединен с приводом регулятора дугогасящей катушки 11, элемент 29 регу" лирования дугогасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю, вход его соединен с выходом первого логического элемента И 26 и выходом элемента 18 определения степени расстройки дугогасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю блока 8 выбора вида повреждения, а выход соединен с приводом регуля,тора дугогасящей катушки 11, элемент

30 блокировки регулятора дугогасящей катушки, вход его подключен к выходу элемента 16 определения неполнофазного режима блока 8 выбора вида повреждения, причем этот же сигнал подается на привод шунтирующего однофазного выключателя 12,а . выходы элемента 30 связаны с входами элементов 28 и 29 регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме и режиме однофазного замыкания на землю.

Устройство работает следующим o6- разом.

В нормальном режиме работы электрической сети, когда отсутствует однофазное замыкание на землю, неполнофазный рещим, обрыв провода с падением на землю, с помощью элемента 17 определения степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме производится коррекция настройки дугогасящей катушки ll, посредством указанного элемента блока 8 выбора. вида повреждения подается выходной сигнал на вход второго логического

45 элемента И 27. Ввиду отсутствия сигналов с других выходов блока 8 выбора вида повреждения, на выходе логического элемента И 27 появляется сигнал, который идет на вход элемента 28 регулирования дугогася- щей катушки в нормальном режиме. С помощью указанного элемента производится коррекция настройки дугогасящей катушки 11 в нормальном режиме, так как выходной сигнал этого элемента связан с приводом регулятора дугогасящей катушки, При возникновении однофазного замыкания на землю на одной из отходящих линий 3, с помощью трансформаторов 4 тока нулевой последовательности, трансформатора 7 напряжения, блока 5 определения поврежденной линии, элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю блока 8 определения вида повреждения определяется поврежденная линия и фаза, на которой произошло однофазное замыкание на землю, а элемент

18 определяет степень расстройки компенсации дугогасящей катушки в этом режиме. Выходной сигнал с элемента 15 определения поврежденной фазы при од-, нофазном замыкании на землю подается на входы первого логичес,. кого элемента И 26 и третьего логического элемента НЕ 25.В этом случае второй логический. элемент

И 27 не выдает сигнал на вход эле мента 28 регулирования дугогасящей .катушки в нормальном режиме, так как нет выходного сигнала из третьего логического элемента НЕ 25 ввиду наличия сигнала с выхода элемента 15 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю. Со стороны логического элемента И 20 нет сигнала, так как от- сутствует сигнал с выхода элемента. определения неполнофазного .режима, поэтому на выходе первого логического элемента НЕ 23 есть выходной сигнал, который поступает,на вход первого логического элемен та И 26, Выходной сигнал логического элемента 26 и соответствующий. сигнал с элемента 18 определения.степени расстройки компенсации дугогасящей катушки в режиме однофазного замыкания на землю подаются на вход элемента 29 регулирования

1030911 10 дугогасящей катушки в режиме одно.фазного замыкания на землю, который своим выходом связан с приводом регулятора дугогасящей катушки 11

На входе логических элементов И 21 и

22 есть входной сигнал с-блока 5 выбора поврежденной линии, но так как нет сигнала с выхода элемента

И 20 устройства определения вида повреждения, сигналы на привод линейных выключателей не подаются.

Индикатор 19 вида повреждения сигнализирует о наличии однофазного замыкания на землю. Дугогасящая катушка осуществляет компенсацию емкостных токов. В этом режиме на шинах вторичной обмотки трансформатора 6 приемной подстанции отсутствуют составляющие обратной последовательности, поэтому блок

14 определения неполнофазного режима и управления однофазным..выключателем заземления нейтрали не реагирует на однофазное замыкание на землю и не выдает выходного сигнала на привод однофазного выключателя 13 °

При возникновении неполнофазного

:режима на одной из отходящих линий 3, например, вследствие неполнофазного включения линейного выключателя 2, перегорании предохранителя на шинах приемной подстанции, когда .провод не лежит на земле, элемент 16 определе-;. ния неполнофазного режима блока 8 on- ределения вида повреждения выдает выI ходной сигнал,на привод однофазного шунтирующего выключателя 12, который включается и шунтирует дугогасящую катушку. Этот же сигнал подается на элемент 30 блокировки, регулятора дугогасящей катушки, ко-" торый блокирует элементы 28 и 29 регулирования дугогасящей катушки в нормальном режиме и режиме однофазного замыкания . Блок 14 определения неполнофазного режима и управления однофазным выключателем зазем= ления нейтрали фиксирует укаэанный режим и выдает сигнал на привод вык. лючателя 13, который включается.

C помощью предложенного устройства осуществляется электроснабжение трехфазных потребителей по линии в не-полнофазном режиме. Индикатор 19 вида повреждений сигнализирует о наличии неполнофазного режима.

При обрыве одного из проводов на одной из отходящих линиях 3 с по45

55 чем изоляция линии находится над фазным напряжением . Предложенное устройство позволяет обеспечить безопасность при обрыве. провода с падением

1 на землю, так как эта линия быстро определяется и отключается с помощью линейных выключателей, Блок управления обеспечивает работу устройством передачи электрической энергии трехфазным потребителям в сетях с изолированной нейтралью при неполФ нофазном режиме, режиме однофазного замыкания на землю, обрыве провода с падением на землю, корекцию компенсации дугогасящей катушки в нормальном режиме и режиме однофазного мощью блоков 5 определения поврежден-. ной линии, элементов 15 и 16 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю и определения неполнофазного режима фиксируется этот режим, о чем сигнализирует индикатор 19 вида повреждения. В этом случае на входе логического элемента И 20 есть оба сигнала с вы-

I0 ходов элементов 15 и 16 определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю и определения неполнофазного режима, и поэтому он выдает выходной сигнал на вход

I5 логических элементов И 21 и 22.

Сюда же поступают сигналы из блока 5 определения поврежденной линии.

Логические элементы И 21 и 22 выдают сигналы на отключение соответст20 вующего линейного выключателя 2, на котором имеется повреждение. После отключения поврежденного фидера осуществляется коррекция компенсации дугогасящей катушки в нормаль25 ном режиме, ввиду того, что изменяется емкость сети из - за отключения поврежденного. фидера.

Схема приходит в исходное состояние.

С помощью предложенного устройства создается возможность обеспечения работы трехфазных потребителей по линии в неполнофазном режиме и исключения однофазного режима, который недопустим для указанных потребителей, а следовательно, предетвращается их выход из строя.

Ф

Кроме того, использование неполнофазного режима в сетях с изолированной нейтралью как эксплуатационного позволит повысить. надежность электро1снабжения трехфазных потребителей, при11

103091 замыкания на землю автоматически, что-, в конечном счете, позволяет повысить производительность труда эксплуатационного персонала и проводить дальнейшую комплексную автоматизацию 5 электрических сетей с изолированной нейтралью.

12

Использование предлагаемого устройства в электрических сетях- с изоли)кованной нейтралью позволит иовысить надежность электроснабжения трехфазных потребителей электрической энергии, тем аамым получить значительный экономический эффект. озон 4

l030911

БНИИПИ Заказ 5228/54 Тираж 617 Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4