Устройство защиты от перенапряжений
Владельцы патента RU 2244993:
ОАО "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (RU)
Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от перенапряжений, и может быть использовано в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжений. Технический результат заключается в снижении уровня перенапряжения на линии электропередачи (ВЛ) и повышении надежности работы нелинейного ограничителя перенапряжения. Для этого устройство содержит по крайней мере один шунтирующий реактор (ШР), подключенный к ВЛ через выключатель, а также нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), устройства защиты и автоматики, соединенные с исполнительными органами линейных выключателей, и введенный в цепь ОПН датчик тока, выход которого через устройство автоматики соединен с исполнительным органом включения выключателя, при этом ОПН подключен к ВЛ между фазой и землей в точке подключения ШР. 2 з.п. ф-лы,1 ил.
Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от перенапряжений, и может быть использовано в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжений.
Известно устройство защиты от перенапряжения в линии электропередачи (ВЛ), подключенной к концевым подстанциям через линейные выключатели, содержащие коммутационные разрядники, шунтирующие реакторы (ШР), которые подключены между фазами ВЛ и землей [1].
Недостатком данного технического решения является необходимость установки на ВЛ дополнительных, не требующихся по режимам шунтирующих реакторов, необходимых для обеспечения режима гашения разрядником дуги сопровождающего тока.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство защиты от перенапряжений, содержащее шунтирующий реактор, который через выключатель подключен к линии электропередачи, нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН) с включенным в их цепь датчиком тока и устройством автоматики [2].
Недостатком такого технического решения является то, что защитные характеристики ОПН снижаются из-за недостаточной мощности шунтирующего реактора. (В электропередачах 500 кВ ток в ОПН ограничен величиной ~200 А при возможном значении тока 500-800 А.)
Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня перенапряжения на линии электропередачи и повышение надежности работы ОПН.
Указанный технический эффект достигается тем, что устройство защиты от перенапряжений в линии электропередач (ВЛ) высокого и сверхвысокого напряжений, подключенной по концам через линейные выключатели к подстанциям, содержит по крайней мере один шунтирующий реактор (ШР), подключенный к линии электропередач через выключатель, а также нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), устройства защиты и автоматики, соединенные с исполнительными органами линейных выключателей, и введенный в цепь ОПН датчик тока, выход которого через устройство автоматики соединен с исполнительным органом включения выключателя, при этом ОПН подключен к ВЛ между фазой и землей в точке подключения ШР. Кроме того, при наличии на конце ВЛ двух и более ШР выход устройства автоматики соединен с исполнительным органом включения всех выключателей, установленных в цепи ШР. В случае неравномерной установки ШР по концам ВЛ в имеющиеся там устройства линейной автоматики и релейной защиты на конце ВЛ с меньшим числом ШР дополнительно вводится блок задержки отключения неповрежденных фаз линейным выключателем данного конца ВЛ.
На чертеже показано заявляемое устройство защиты от перенапряжений в линии электропередачи 1, к которой со стороны ПС 2 подключен через выключатель 6 шунтирующий реактор 7. С этой же стороны к линии электропередачи подключен нелинейный ограничитель перенапряжения (ОПН) 8, последовательно с которым со стороны "земли" включен датчик тока 9. Датчик тока 9 через устройство автоматики 10 соединен с исполнительным органом 11 выключателя 6. Устройства защиты и автоматики 12 и 13 соединены с исполнительными органами 14 и 15 линейных выключателей 4 и 5.
Устройство защиты, представленное на чертеже, работает следующим образом.
В нормальном режиме линейные выключатели 4 и 5 включены, а выключатель 6 отключен. По линии электропередачи 1 передается активная мощность, и напряжение в месте подключения ОПН 8 не превышает номинального значения, т.е. ток в рабочем сопротивлении ОПН 8 отсутствует. При появлении перенапряжений, вызванных коммутациями на смежных присоединениях, амплитуды перенапряжений, как правило, не превышают 1,3-1,4 от номинального напряжения сети, что приведет к появлению тока в ОПН 8 величиной порядка 1 А, что недостаточно для срабатывания устройства автоматики 10. При возникновении несимметричного короткого замыкания на линии электропередачи 1 устройства защиты и автоматики 12 и 13 подают команду на отключение линейных выключателей 4 и 5. В предельном случае разброс по времени в действии защит, установленных по концам ВЛ, может составить 2-3 с, т.е. в случае отключения первым линейного выключателя 4 ОПН 8, подключенный к концу линии электропередачи 1, будет подвергаться длительному воздействию повышенного напряжения промышленной частоты, что приведет к его разрушению.
При отключении линейного выключателя 5 на ВЛ 1 в месте подключения ОПН 8 возникнут перенапряжения с амплитудой 1,8-2,2 Uф, что приведет к появлению в рабочем сопротивлении ОПН 8 тока величиной порядка 200-500 А. Этот ток через датчик тока 9 вызовет срабатывание устройства автоматики 10, и на исполнительный орган включения 11 будет подан сигнал на включение выключателя 6. Таким образом, через время, достаточное для включения выключателя 5 (0,04-0,06 с) к линии электропередачи, будет подключен шунтирующий реактор, что снизит уровень перенапряжений промышленной частоты и предотвратит разрушение ОПН 8.
При установке на концах ВЛ 1 двух и более ШР выход устройства автоматики соединяется с исполнительными органами включения 11 всех выключателей, установленных в цепи ШР (не показано).
При неравномерной установке ШР 7 по концам линии электропередачи 1 в устройстве защиты и автоматике на подстанции 3 вводится блок задержки отключения неповрежденных фаз ВЛ 1 (не показано), который при несимметричном коротком замыкании осуществляет задержку отключения выключателя 4 в неповрежденных фазах ВЛ 1 на время (1-3 с), достаточное для отключения линейного выключателя 5.
По существу предлагается устройство, позволяющее в большинстве случаев отказаться от применения в цепи шунтирующих реакторов, дорогостоящих аппаратов-выключателей – отключателей без снижения надежности системы защиты от перенапряжений.
Источники информации
1. Дальние электропередачи 750 кВ. / Под общей редакцией А.М.Некрасова и И.С.Рокотян. М.: Энергия, 1974, с.25-30.
2. В.Н.Подъячев, В.А.Славин. "Распределительные устройства высокого напряжения". Авторское свидетельство СССР №1805527, бюллетень №12, 30.03.93 г.
1. Устройство защиты от перенапряжений в линии электропередач (ВЛ) высокого и сверхвысокого напряжения, подключенной по концам через линейные выключатели к подстанциям, содержащие по крайней мере один шунтирующий реактор (ШР), подключенный к ВЛ через выключатель, а также нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), устройства защиты и автоматики, соединенные с исполнительными органами линейных выключателей, и введенный в цепь ОПН датчик тока, выход которого через устройство автоматики соединен с исполнительным органом включения выключателя, отличающееся тем, что ОПН подключен к ВЛ между фазой и землей в точке подключения ШР.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при установке на конце ВЛ двух и более ШР выход устройства автоматики соединен с исполнительным органом включения всех выключателей, установленных в цепи ШР.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в случае неравномерной установки ШР по концам ВЛ в устройства линейной автоматики и релейной защиты, установленные на конце ВЛ с меньшим числом ШР, дополнительно вводится блок задержки отключения неповрежденных фаз линейным выключателем данного конца ВЛ.
