Устройство автоматического ограничения развития резонансных повышений напряжения на отключенных фазах линии электропередачи, оснащенной шунтирующими реакторами, в режимах одностороннего примыкания такой линии к электрической системе

Авторы патента:

H02H9/00 - Схемы для защиты от аварий, осуществляющие ограничение избыточного тока или напряжения, без отключения нагрузки (конструктивные соединения защитных устройств с конкретными машинами или аппаратами см. подклассы, соответствующие этим машинам или аппаратам)

Владельцы патента RU 2530531:

Гринев Николай Валерьевич (RU)

Изобретение предназначено для использования на линейных выключателях скомпенсированных ЛЭП. Устройство состоит из пускового органа, содержащего, по меньшей мере, одно реле напряжения, избирательного органа, фиксирующего возникновение неполнофазного режима, органа выдержки времени, а также выходных реле, обеспечивающих действие на отключение выключателей, смежных с неполнофазно включенным линейным выключателем, с малой выдержкой времени при значительном повышении напряжения на ЛЭП. Технический результат - ограничение развития резонансных повышений напряжения на отключенных фазах ЛЭП, оснащенной шунтирующими реакторами, в различных неполнофазных режимах питания при одностороннем примыкании такой линии к распределительному устройству, в свою очередь, имеющему связь с энергосистемой. 5 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в схемах или системах питания электросетей и распределения электрической энергии 110 кВ и выше.

Уровень техники

Из научно-технической литературы (см., например, [1]) известно, что при неполнофазном включении линейного выключателя в цепи линии электропередачи (ЛЭП), оснащенной шунтирующими реакторами (ШР), при ее одностороннем примыкании к электрической системе, в зависимости от числа реакторов на такой линии, на изоляции «фаза-земля» отключенных фаз возможно развитие опасных квазистационарных перенапряжений резонансного характера (например, при однофазном автоматическом повторном включении (ОАПВ) и в других случаях).

Для защиты от неполнофазных режимов ЛЭП применяется защита от непереключения фаз (ЗНФ).

ЗНФ по сигналу о неполнофазном включении выключателя от сборки блок-контактов выключателя производит автоматическое отключение включившихся фаз с выдержкой времени, отстроенной от разновременности действия фаз выключателя (Фиг.3). При ОАПВ предусматривается замедление этой защиты на время цикла ОАПВ.

Защита от непереключения фаз описана, например, в [3].

При строительстве новых и реконструкции действующих энергообъектов устройства релейной защиты и автоматики (РЗА) применяются в настоящее время, как правило, на микропроцессорной элементной базе. Структурная схема такого устройства представлена, например, в [2]. Одно устройство, таким образом, аппаратно включает в себя несколько устройств, а микропроцессорная часть, в свою очередь, в своей логике совмещает несколько устройств. В то же время, на действующих объектах широко представлены устройства РЗА на электромеханической элементной базе.

Поскольку одни и те же функции, таким образом, выполняют устройства физические и устройства программные, получили распространение термины «функция РЗА», «функция противоаварийной автоматики», при этом под этими терминами понимаются устройства, выполняющие свою задачу и реализованные в едином микропроцессорном комплексе.

Таким образом, смысловое содержание терминов «функция автоматики» и «устройство автоматики» по сути идентичны. В ряде случаев может оказаться более удобным в использовании термина «функция», поскольку иногда термин «устройство», в свою очередь, используется как синоним к термину «изделие». Отдельные же органы или реле одной и той же функции и выполняющие общее назначение, аппаратно могут располагаться в разных изделиях.

Аналогичным образом используют при одинаковом смысловом содержании термины «реле» и «орган чего-либо», например «реле напряжения» и «орган контроля напряжения».

Для специалиста является очевидным, что в настоящем документе все эти термины используются для облегчения понимания и не сужают возможность применения какой-либо аппаратной базы в схеме рассматриваемого устройства.

Термин «Схема» используется в значении «документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части устройства (функции) и связи между ними».

Следует также понимать, что употребляемые здесь термины и выражения имеют обычный технический смысл, который согласуется с такими терминами и выражениями, используемыми специалистами в указанной выше технической области.

Раскрытие изобретения

Технической задачей изобретения является ограничение развития резонансных повышений напряжения на отключенных фазах ЛЭП, оснащенной ШР, в различных неполнофазных режимах питания при одностороннем примыкании такой линии к распределительному устройству, в свою очередь, имеющему связь с энергосистемой.

Эта задача решается за счет того, что на каждом выключателе линий электропередачи, на которых выявлена возможность развития опасных резонансных повышений напряжения при их одностороннем неполнофазном питании, предлагается предусматривать функцию (или устройство) автоматического ограничения развития резонансных повышений напряжения - АОРПН. Например, это удобно выполнить в комплекте автоматики управления выключателем (АУВ).

Устройство включает в себя пусковой, избирательный и выходной органы, а также орган выдержки времени.

Пусковой орган предназначен для выявления значительного повышения напряжения сверх значения уставки. Повышение напряжения может быть выявлено с помощью органа контроля напряжения, в свою очередь, содержащего, по меньшей мере, одно максимальное реле напряжения 1. Реле напряжения включаются на фазные напряжения трансформатора напряжения, установленного на ЛЭП.

В качестве избирательного органа используется функция 2, фиксирующая возникновение неполнофазного режима, а также элемент «И» 3, благодаря которому обеспечивается срабатывание АОРПН только в неполнофазном режиме. Наличие органа, фиксирующего возникновение неполнофазного режима, обеспечивает избирательность действия автоматики в нужном режиме. Для этого может быть использован, например, выходной сигнал функции ЗНФ. Кроме того, поскольку неполнофазный режим ЛЭП может возникнуть в результате взрыва одного из полюсов лишенного выключателя, в конструкции выключателя может быть предусмотрен датчик целостности полюса. Этот датчик может быть выполнен, например, с помощью встроенного оптоволоконного кабеля. Как бы то ни было, вопрос по оснащению выключателей датчиками исправности решается за рамками настоящей заявки.

Орган выдержки времени 4 (реле времени ΔT) учитывает возможность успешного отключения всех трех фаз линейного выключателя с минимальной задержкой. Например, широко используемое устройство ЗНФ действует «на себя» с выдержкой 0,1 с, учитывающей разновременность срабатывания полюсов. Если же ЗНФ организуется по месту в составе избирательного органа АОРПН, орган выдержки времени дополнительно учитывает разновременность срабатывания полюсов.

От выходных реле 5 формируется сигнал на отключение смежных выключателей. Вопрос о выделении отдельного сигнала «на отключение выключателей в цепях ШР» из состава обобщенного сигнала «на отключение смежных выключателей», а также вопрос о разделении этих сигналов по времени решается в каждом конкретном случае применения АОРПН; при необходимости в состав этого устройства может быть введен еще один орган задержки по времени.

Действие «на себя» в логике АОРПН не предусматривается, так как такое действие, как правило, уже выполняется в составе ЗНФ. В том случае, если такой сигнал по любой причине в составе функции ЗНФ не предусмотрен, соответствующий сигнал - действие «на себя» с выдержкой времени, учитывающей только разновременность срабатывания полюсов выключателя, добавляется в устройство АОРПН.

Функциональная схема АОРПН с организацией избирательного органа на базе ЗНФ представлена на чертеже ниже (Фиг.1).

Наиболее близким аналогом АОРПН является автоматика ограничения повышения напряжения - АОПН, описанная, например, в [4]. АОПН содержит пусковые органы - максимальные реле напряжения грубой ступени и максимальные реле напряжения чувствительной ступени, включенные на фазные напряжения, как и в предлагаемом устройстве АОРПН. Избирательный орган АОПН определяет односторонне отключенную линию, которая явилась причиной повышения напряжения, с помощью максимального реле мощности, реагирующего на поток реактивной мощности от линии к шинам подстанции. Избирательный орган АОПН, таким образом, не позволит сработать этой автоматике при резонансном повышении напряжения на отключенных фазах. И, наконец, АОПН содержит орган выдержки времени и выходные реле, обеспечивающие действие на включение шунтирующего реактора и на отключение линии с запретом АПВ. Действие АОПН и АОРПН, таким образом, кардинально отличаются.

Схема АОРПН на электромеханической базе представлена на рисунке ниже (Фиг.2).

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - Логика АОРРПН. На чертеже показана функциональная схема автоматического ограничения развития резонансных повышений напряжения на ЛЭП.

Фиг.2 - Схема АОРРПН на электромеханической базе. Аналог чертежа на Фиг.1.

Фиг.3 - Логика ЗНФ, реализованная в шкафу ШЭ2710 511 ОАО НПП «ЭКРА». Чертеж скопирован из [3].

Фиг.4 - Структурная схема микропроцессорной защиты. Чертеж скопирован из [2].

Фиг.5 - Схема устройств АОПН. Чертеж скопирован из [4].

Осуществление изобретения

Изобретение может быть реализовано при выполнении проектов электрических подстанций и (или) линий на стадии разработки и утверждения проектной документации. Существующие подстанции с отходящими скомпенсированными линиями могут быть оснащены устройствами АОРРПН при текущих ремонтах, технических перевооружениях или по целевой программе.

Литература:

1. Евдокунин Г., Дмитриев М., Гольдштейн С., Иваницкий Ю. Высоковольтные ВЛ. Коммутации и воздействия на выключатели. - Новости Электротехники, 2008, №3(51), с.64-69.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защиты электроэнергетических систем: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1998.

3. ЭКРА.656453.045 РЭ. Руководство по эксплуатации. Шкаф управления, защиты и автоматики выключателя напряжением 330 кВ и выше типа ШЭ2710511.

4. Беркович М.А. и др. Автоматика энергосистем: Учеб. для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

Устройство автоматического ограничения развития резонансных повышений напряжения на отключенных фазах ЛЭП, оснащенной шунтирующими реакторами, в режимах одностороннего примыкания такой линии к электрической системе, состоящее из пускового органа, содержащего, по меньшей мере, одно реле напряжения, избирательного органа, фиксирующего возникновение неполнофазного режима, органа выдержки времени, а также выходных реле, обеспечивающих действие на отключение выключателей смежных с неполнофазно включенным линейным выключателем.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и чувствительности защиты.

Устройство защиты выводов микросхемы от электростатических разрядов // 2523115

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в увеличении реактивного импеданса устройства защиты на высоких частотах.

Устройство для ограничения токов короткого замыкания в линии электропередачи // 2504884

Использование - в электроэнергетике. Технический результат - снижение потерь в устройстве в штатном режиме работы электропередачи, снижение весогабаритных показателей и исключение ремонтных работ после каждого срабатывания.

Способ контроля запасов устойчивости режима синхронных электрических машин, включенных в электрическую сеть // 2500061

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях при управлении режимами работы синхронных электрических машин (генераторов, двигателей), включенных в электрическую сеть, для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости параллельной работы.

Искробезопасный источник питания // 2479905

Изобретение относится к области промышленной автоматики и может быть использовано в системах автоматизации взрывоопасных производственных объектов. .

Электрическое защитное устройство // 2476946

Коммутационные устройства с трансформаторной гальванической развязкой цепей управления // 2465703

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к интерфейсным устройствам радиоэлектронной аппаратуры, реализующей функции управления исполнительными элементами.

Устройство защиты оборудования от импульсных перенапряжений // 2459333

Изобретение относится к области электротехники. .

Способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, и устройство для его осуществления // 2455743

Способ автоматической настройки плунжерного дугогасящего реактора и устройство для автоматической настройки плунжерного дугогасящего реактора // 2455742

Устройство для ограничения тока однофазного короткого замыкания на землю в электрической сети // 2537973

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в улучшении показателей заявленного устройства за счет снижения массы, мощности и шумности блока управления, повышении его быстродействия и коэффициента полезного действия, а также повышении шумности и добротности силового элемента по сравнению с показателями, которые присущи силовым элементам, выполненным в виде реакторов с плавно регулируемым воздушным зазором. Для этого заявленное устройство содержит командный блок и индуктивный компонент, состоящий из силового элемента и блока управления этим элементом, и дополнительно введен интегрирующий фильтр, в качестве силового элемента использован управляемый источник тока, управляющий вход, а также первый и второй силовые зажимы которого являются соответственно управляющим входом, а также первым и вторым силовыми зажимами упомянутого силового элемента, а в качестве блока управления применен умножитель, два входных зажима и выход которого являются соответственно первым и вторым входными зажимами и выходом блока управления, при этом первый и второй входные зажимы указанного интегрирующего фильтра подключены соответственно к нейтральному узлу электрической сети и к заземлению, а первый и второй выходные зажимы этого фильтра подключены соответственно ко второму входу блока управления силовым элементом и к заземлению. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ, устройство и система защиты точек подключения подачи электропитания от электростатического разряда // 2540837

Изобретение относится к способу, устройству и системе для защиты источников подачи электропитания от электростатического разряда. Техническим результатом является повышение эффективности управления электропитанием. Устройство содержит блок таймера, имеющий точку подключения с первым сигналом подачи электропитания и выполненный с возможностью генерирования первого сигнала таймера, основываясь на первом сигнале подачи электропитания; и блок фиксации, соединенный с блоком таймера и имеющий точку подключения со вторым сигналом подачи электропитания, выполненный с возможностью ограничения второго сигнала подачи электропитания в ответ на электростатический разряд (ESD) в точке подключения со вторым сигналом подачи электропитания, на время, продолжительность которого основана на уровне сигнала первого сигнала таймера. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 12 ил.

Система искробезопасного питания измерительных датчиков // 2543616

Система искробезопасного питания измерительных датчиков предназначена для подключения датчиков с большой собственной емкостью, расположенных во взрывоопасной зоне. Система содержит искробезопасные источники постоянного тока с различными выходными напряжениями и барьерами искрозащиты, зажимы одной полярности источников питания соединены в общую точку, цепи питания датчиков, выполненные на стабилизаторах напряжения, зашунтированы супрессорами, для связи с информационными магистральными выходами датчиков используется приемопередающее устройство, отделенное от регистрирующей аппаратуры оптоэлектронной развязкой. Технический результат - возможность параллельного подключения нескольких датчиков - получен благодаря тому, что в цепь питания каждого из параллельно включенных датчиков введены последовательные цепочки диодов от одного до трех, количество которых определяется уровнем взрывозащиты, каждый из двух информационных выходов датчиков зашунтирован на общую шину источников питания одним, двумя или тремя супрессорами, количество которых определяется уровнем взрывозащиты, а приемопередающее устройство с оптоэлектронной развязкой запитывается от искробеопасной цепи соответствующего источника питания с барьером искрозащиты. 1 ил.

Способ активного заземления нейтрали силового трансформатора // 2563342

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитных бурь. Технический результат состоит в упрощении силовой схемы и повышении степени использования оборудования активного заземления нейтрали. Способ активного заземления нейтрали силового трансформатора через защитный модуль заключается в том, что при отсутствии геомагнитной активности создают режим глухозаземленной нейтрали. В периоды геомагнитных бурь создают режим изолированной нейтрали и контролируют напряжение нейтрали, включая защитный модуль, если напряжение достигает предельно допустимого значения. Защитный модуль выполняют в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, на управляющие электроды которых подают управляющие импульсы при отсутствии геомагнитной активности и прекращают подачу управляющих импульсов в периоды геомагнитных бурь. 2 ил.

Устройство защиты от потери питания // 2573603

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ускорения действия защиты и снижения времени простоя технологических агрегатов. Устройство содержит: блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, реле сопротивления, первый логический блок, первый таймер, первый блок контроля минимального напряжения, второй логический блок, второй таймер, третий логический блок, первый исполнительный блок, второй блок контроля минимального напряжения, третий таймер и второй исполнительный блок. Первый таймер является выходом защиты минимальной частоты с контролем направления мощности. Второй таймер является выходом первой ступени защиты минимального напряжения с контролем направления мощности. Третий таймер является выходом второй ступени защиты минимального напряжения. Первый исполнительный блок действует на отключение ввода секции шин, потерявшей питание, и на гашение поля синхронных электродвигателей на секции шин, потерявшей питание. Второй исполнительный блок действует на отключение электродвигателей. 2 ил.

Способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора // 2586326

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты силовых трансформаторов электрических станций и подстанций, работающих в электрических сетях с номинальным напряжением 110 кВ и выше, от воздействия геоиндуцированных токов в периоды геомагнитной активности при возмущениях космической погоды. Технический результат состоит в уменьшении потерь активной мощности в токоограничивающем резисторе и реактивной мощности в силовом трансформаторе. Способ эффективного заземления нейтрали силового трансформатора через токоограничивающий резистор и тиристорный ключ заключается в том, что при возникновении аномальных и аварийных ситуаций осуществляют коммутацию тиристорного ключа, который соединяют параллельно с токоограничивающим резистором и подают управляющие импульсы, обеспечивая непрерывную проводимость тиристорного ключа. Фиксируют появление постоянной составляющей тока нейтрали и второй гармоники фазного тока обмотки высокого напряжения силового трансформатора. В случае превышения указанными токами допустимых значений блокируют подачу управляющих импульсов на тиристорный ключ. Возобновляют подачу управляющих импульсов только после прекращения постоянной составляющей тока нейтрали. 1 ил.

Схема защиты светодиода (сд) // 2599049

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности защиты. Схема защиты светодиода содержит светодиодный модуль, два плавких элемента, соединенных соответственно с указанным светодиодным модулем, и элемент защиты от разряда, соединенный с указанным светодиодным модулем и указанными двумя плавкими элементами. При этом плавкие элементы представляют собой электронные плавкие предохранители многоразового использования. Когда ток, проходящий через указанный плавкий элемент, превышает защитный лимит силы тока, указанный плавкий элемент перейдет в разомкнутое состояние для того, чтобы перекрыть избыточный ток и предотвратить его прохождение к указанному светодиодному модулю для предотвращения повреждений. Кроме того, при возникновении мгновенного высокого напряжения, например, вызванного всплеском напряжения или разрядом молнии, указанный элемент защиты от разряда может использоваться как маршрут разрядки избыточного тока для обеспечения указанного светодиодного модуля обходным направлением тока. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для контроля цепи заземления технических средств обработки информации // 2599379

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение эффективности контроля безопасности. Устройство для контроля цепи заземления технических средств обработки информации содержит электрическую ветвь, подключаемую между токоведущим проводом сети питания и «землей» и включающую ограничительный резистор (R1) и электронную схему, образованную однополупериодным выпрямителем (диод VD1, конденсатор С1), нагруженным на резистор (R2), узлом сравнения (компараторы D1.1, D1.2, резисторы R3-R7), логическим элементом И (транзистор VT1, диоды VD2, VD3, резисторы R8, R9), источником звука (активный пьезоизлучатель B1). 3 ил.

Ветроэнергетическая установка и способ ввода электрической энергии // 2605446

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для ввода электрической энергии в электрическую, трехфазную сеть. Техническим результатом является повышение качества электроэнергии сети. В ветроэнергетической установке и способе ввода электрической энергии в электрическую трехфазную сеть (8) осуществляются следующие этапы: ввод электрического тока посредством блока (2) ввода энергии в точке (60) подключения к сети, регистрация асимметрии в сети (8) электропитания, в частности, компоненты системы обратной последовательности в сети (8) электропитания, ввод в сеть (8) электропитания асимметричной составляющей тока для по меньшей мере частичной компенсации зарегистрированной асимметрии, причем ввод асимметричной составляющей тока осуществляется таким образом, что блок (2) ввода энергии для этого ведет себя как потребитель. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ уменьшения пускового тока однофазного трансформатора при повторном включении в режиме холостого хода // 2614053

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение эффективности снижения пусковых токов. Способ включает замыкание контактов выключателя при подключении трансформатора к сети в момент достижения максимального мгновенного значения напряжения в фазе 90°. При этом предварительно перед замыканием контактов выключателя при подключении трансформатора к сети осуществляют полное размагничивание магнитопровода трансформатора по способу снятия остаточной намагниченности магнитопровода трансформатора путем подачи постоянного тока на первичную обмотку трансформатора величиной, достаточной для доведения его магнитопровода до насыщения. Затем ток выключают и затухающий колебательный разряд тока трансформатора через разрядный конденсатор производит перемагничивание магнитной системы с постепенным снижением амплитуды магнитной индукции до нуля, а замыкание контактов выключателя при подключении трансформатора к сети осуществляют с помощью устройства включения в заданную фазу напряжения, содержащего выключатель с цепью управления, при этом контакты выключателя замыкаются в заданную фазу после подачи постоянного напряжения на цепь управления выключателя для синхронизации с напряжением сети. 1 ил.