RU2779881C1 - Device for limiting arc surges in networks with compensation of capacitive earth fault currents - Google Patents
Device for limiting arc surges in networks with compensation of capacitive earth fault currents Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779881C1 RU2779881C1 RU2022111892A RU2022111892A RU2779881C1 RU 2779881 C1 RU2779881 C1 RU 2779881C1 RU 2022111892 A RU2022111892 A RU 2022111892A RU 2022111892 A RU2022111892 A RU 2022111892A RU 2779881 C1 RU2779881 C1 RU 2779881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- mode
- neutral
- output
- network
- Prior art date
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000004224 protection Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения надежности работы сетей 6-10 кВ с компенсированной нейтралью в режиме замыкания на землю.The invention relates to electrical engineering and can be used to improve the reliability of 6-10 kV networks with compensated neutral in the ground fault mode.
Известно множество технических решений для ограничения дуговых перенапряжений в сетях с изолированной нейтралью с помощью активного сопротивления [1]. В сетях с компенсацией емкостных токов применяется подключение резистора во время замыкания на землю для обеспечения функционирования релейной защиты от замыканий на землю [2].There are many technical solutions for limiting arc surges in networks with an isolated neutral using active resistance [1]. In networks with compensation of capacitive currents, the connection of a resistor during an earth fault is used to ensure the operation of relay protection against earth faults [2].
Недостатком этих технических решений является то, что они не используются для ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсированной нейтралью, а использование заземляющего резистора неизменной величины не обеспечивает требуемого значения накладываемого активного тока во всех эксплуатационных режимах.The disadvantage of these technical solutions is that they are not used to limit arc overvoltages in networks with compensated neutral, and the use of a grounding resistor of a constant value does not provide the required value of the superimposed active current in all operating modes.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для защиты от дуговых перенапряжений в распределительной сети (Патент РФ №186665, МПК Н02Н 9/08, опубл. 29.01.2019, бюл. №4), содержащее блок контроля напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, элемент «Время», блок управления коммутатором, блока коммутаторов, заземляющий резистор и нейтралеобразующий трансформатор, высшая обмотка которого выполнена с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, которое снабжено интегратором, сумматором и блоком измерения емкостного тока, при этом блок контроля напряжения выполнен в виде блока определения режима замыкания (БОРЗ), первый выход которого подключен к первому входу интегратора, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен блок измерения емкостного тока, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, второй выход БОРЗ подключен к элементу «Время», первый выход которого выполнен с возможностью подключения к блоку релейной защиты РЗ трансформаторной подстанции, второй выход элемента «Время» связан с диспетчерским пультом, а третий выход подключен ко второму входу интегратора, выход сумматора подключен ко входу блока управления коммутатором, который выполнен в виде АЦП, выход которого соединен с первым входом блока коммутаторов, к выходу которого подсоединен заземляющий резистор, который выполнен в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, второй вход блока коммутаторов подключен к нейтрали нейтралеобразующего трансформатора.The closest in technical essence to the proposed invention is a device for protection against arc surges in a distribution network (RF Patent No. 186665, IPC H02N 9/08, publ. 01.29.2019, bull. No. 4), containing a voltage control unit configured to connection to the low-voltage busbars of the power transformer of the substation, the "Time" element, the control unit of the switch, the block of switches, the grounding resistor and the neutral transformer, the higher winding of which is configured to connect to the low-voltage busbars of the power transformer of the substation, which is equipped with an integrator, adder and measurement unit capacitive current, while the voltage control unit is made in the form of a circuit mode detection unit (BORZ), the first output of which is connected to the first input of the integrator, the output of which is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the capacitive current measurement unit, configured to connect to tires low voltage power transformer of the substation, the second output of the BORZ is connected to the "Time" element, the first output of which is configured to connect to the relay protection unit RH of the transformer substation, the second output of the "Time" element is connected to the dispatcher console, and the third output is connected to the second input of the integrator , the output of the adder is connected to the input of the switch control unit, which is made in the form of an ADC, the output of which is connected to the first input of the switch unit, to the output of which a grounding resistor is connected, which is made in the form of electrodes made with the possibility of deepening into the ground, the second input of the switch unit is connected to the neutral of the neutral transformer.
Недостатком данного технического решения является его низкая надежность, невозможность его применения на подстанциях с компенсацией емкостного тока, где многие известные защиты работают неселективно при различных конфигурациях сети и различных видах замыкания на землю, поэтому там используются только защиты, действующие на сигнал [3]. В таких обстоятельствах нецелесообразно переводить режим замыкания в устойчивый с наложением на место повреждения активного тока большой величины, что может привести к дополнительным разрушениям и увеличению вероятности перехода однофазного замыкания в многофазное.The disadvantage of this technical solution is its low reliability, the impossibility of its use at substations with capacitive current compensation, where many well-known protections operate non-selectively with various network configurations and various types of ground faults, therefore only protections acting on the signal are used there [3]. In such circumstances, it is impractical to transfer the fault mode to a stable one with the imposition of a large amount of active current on the fault site, which can lead to additional damage and increase the likelihood of a single-phase fault turning into a multi-phase one.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности оптимального воздействия защитного резистора на компенсированную сеть в режиме замыкания на землю при перемежающемся горении заземляющей дуги и режиме биений фазных напряжений при расстройках компенсации и блокирования его воздействия в режиме установившегося замыкания.The technical task of the invention is to provide the possibility of optimal impact of the protective resistor on the compensated network in the ground fault mode with intermittent ground arcing and the phase voltage beating mode during compensation detuning and blocking its effect in the steady-state fault mode.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности устройства для защиты от дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю за счет исключения возникновения перенапряжений, адаптации его режима работы в реальном времени к изменениям конфигурации сети.The technical result of the invention is to increase the reliability of the device for protection against arc surges in networks with compensation of capacitive earth fault currents by eliminating the occurrence of overvoltages, adapting its operating mode in real time to changes in the network configuration.
Это достигается устройством ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю, содержащее заземляющий резистор в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, подключаемый к нейтрали сети низкого напряжения сетевой подстанции, нейтралеобразующее устройства, дугогасящий реактор, подключенный к нейтрали нейтралеобразующего устройства параллельно заземляющему резистору, трансформатор напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, пакет коммутаторов, первый вход которого подключен к нейтрали нейтралеобразующего устройства, а второй вход подключен к выходу элемента вычисления значения величины защитного резистора, согласно изобретению снабжено функциональным элементом всережимного измерителя настройки компенсации сети, элементом определения емкостного тока и элементом выбора режима замыкания, при этом первый вход функционального элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети подключен к токовой обмотке дугогасящего реактора, второй вход подключен к выходам трансформатора напряжения, а первый выход элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети подключен к первому входу элемента вычисления значения величины защитного резистора, второй выход элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети подключен к первому входу элемента определения емкостного тока, второй вход которого подключен к токовой обмотке дугогасящего реактора, а выход подключен ко второму входу элемента вычисления значения величины защитного резистора, к третьему входу которого подключен выход элемента выбора режима замыкания, первый вход которого подключен к токовой обмотке дугогасящего реактора, а второй вход к выходам трансформатора напряжения.This is achieved by a device for limiting arc overvoltages in networks with compensation of capacitive earth fault currents, containing a grounding resistor in the form of electrodes made with the possibility of deepening into the ground, connected to the neutral of the low voltage network of the network substation, a neutral-forming device, an arc-suppressing reactor connected to the neutral of the neutral-forming device parallel to the grounding resistor, a voltage transformer configured to connect to the low voltage busbars of the power transformer of the substation, a package of switches, the first input of which is connected to the neutral of the neutral-forming device, and the second input is connected to the output of the element for calculating the value of the value of the protective resistor, according to the invention, it is equipped with a functional element of the all-mode network compensation setting meter, capacitive current detection element and circuit mode selection element, while the first input of the functional element of the all-mode meter us of the mains compensation triple is connected to the current winding of the arcing reactor, the second input is connected to the outputs of the voltage transformer, and the first output of the element of the all-mode mains compensation setting meter is connected to the first input of the element for calculating the value of the protective resistor value, the second output of the all-mode mains compensation setting meter is connected to the first input element for determining the capacitive current, the second input of which is connected to the current winding of the arcing reactor, and the output is connected to the second input of the element for calculating the value of the value of the protective resistor, the third input of which is connected to the output of the element for selecting the circuit mode, the first input of which is connected to the current winding of the arcing reactor, and the second input to the outputs of the voltage transformer.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a device for limiting arc surges in networks with compensation for capacitive earth fault currents.
Устройство ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю содержит регулируемый заземляющий резистор 1 в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, подключаемый к нейтрали сети низкого напряжения сетевой подстанции, нейтралеобразующее устройство 2 соединенное с первым входом пакета коммутаторов 3. Токовая обмотка дугогасящего реактора 4, также подключенного к нейтрали нейтралеобразующего устройства 2 параллельно заземляющему резистору 1, соединена с первым входом функционального элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети 5, вторым входом элемента определения емкостного тока 6 и первым входом элемента выбора режима замыкания 7. Выходы обмоток низкого напряжения трансформатора напряжения 8, выполненного с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 9, соединены со вторым входом элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети 5 и со вторым входом элемента выбора режима замыкания 7. Первый выход элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети 5 и выходы функционального элемента определения емкостного тока 6 и элемента выбора режима замыкания 7 соединены с соответствующими входами элемента вычисления значения величины защитного резистора 10, выход которого соединен со вторым входом пакета коммутаторов 3, а к выходу пакета коммутаторов 3 подсоединен заземляющий резистор 1 в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю. Второй выход элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети 5 соединен со входом 1 элемента определения емкостного тока 6.The device for limiting arc surges in networks with compensation of capacitive earth fault currents contains an
Все элементы устройства выполнены комплектно, соединены сборочными операциями (пайкой и болтовыми соединениями) на предприятии-изготовителе, расположены в едином корпусе устройства (представляя собой единую конструкцию), которое устанавливается в помещении трансформаторной подстанции.All elements of the device are complete, connected by assembly operations (soldering and bolting) at the manufacturer, located in a single device case (representing a single structure), which is installed in the transformer substation.
Устройство ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю работает следующим образом.The device for limiting arc surges in networks with compensation for capacitive earth fault currents works as follows.
Пакета коммутаторов 3 непосредственно осуществляет подключение электродов резистора 1.The switch package 3 directly connects the electrodes of the
В нормальном режиме, когда напряжение на нейтрали (UN=3U0) нейтралеобразующего устройства 2 и выходе трансформатора напряжения 8 отсутствует, ток нулевой последовательности (IL) через дугогасящий реактор 4 не протекает, работа устройства блокируется.In normal mode, when the neutral voltage (U N =3U 0 ) of the neutral-forming
При перемежающемся дуговом замыкании ток дугогасящего реактора 4 поступает на первый вход функционального элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети 5, второй вход элемента определения емкостного тока 6 и первый вход элемента выбора режима замыкания 7. С выходов трансформатора напряжения 8 сигналы фазных напряжений UФ и напряжения на нейтрали 3U0 поступают на второй вход элемента всережимного измерителя настройки компенсации сети 5 и второй вход элемента выбора режима замыкания 7.In case of an intermittent arc fault, the current of the arc extinguishing reactor 4 is supplied to the first input of the functional element of the all-mode meter for setting the compensation of the network 5, the second input of the element for determining the
Функциональным элементом всережимного измерителя настройки компенсации сети 5 определяется величина расстройки компенсации V, сигнал с первого выхода подается на первый вход элемента вычисления значения величины защитного резистора 10, а сигнал со второго выхода на первый вход элемента определения емкостного тока 6. По известным значениям расстройки компенсации V и тока IL дугогосящего реактора 4 определяется значение емкостного тока замыкания IC. С выхода элемента определения емкостного тока 6 сигнал поступает на второй вход элемента вычисления значения величины защитного резистора 10. При эксплуатационных изменениях емкости сети в режиме замыкания соответственно изменяется величина этого сопротивления.The functional element of the all-mode network compensation adjustment meter 5 determines the value of compensation detuning V, the signal from the first output is fed to the first input of the element for calculating the value of the value of the
Элементом выбора режима замыкания 7 идентифицируется режим перемежающегося горения дуги, характерными особенностями которого являются высокие значения производных фазных напряжений и напряжения на нейтрали. Сигнал с выхода элемента выбора режима замыкания 7 поступает на третий вход элемента вычисления значения величины защитного резистора 10.The element for selecting the mode of closing 7 identifies the mode of intermittent arcing, the characteristic features of which are high values of the derivatives of the phase voltages and the neutral voltage. The signal from the output of the circuit mode selection element 7 is fed to the third input of the element for calculating the value of the
Сигнал с выхода элемента вычисления значения величины защитного резистора 10 поступает на второй вход пакета коммутаторов 3, обеспечивая необходимую величину сопротивления заземляющего резистора 1 RN по условию IRN=IC-IL посредством подключения нужного количества электродов заземляющего резистора 1. Это обеспечивает ограничение дуговых перенапряжений за счет стекания избыточного заряда с нейтрали через резистор.The signal from the output of the element for calculating the value of the value of the
При установившемся режиме горения дуги, когда условий для развития максимальных перенапряжений не возникает, а наложение дополнительного активного тока на место повреждения только увеличивает масштаб разрушения изоляции, действие автоматики блокируется.In the steady arcing mode, when there are no conditions for the development of maximum overvoltages, and the application of additional active current to the fault site only increases the scale of insulation destruction, the automation action is blocked.
Характерными особенностями этого режима является низкое значение производной напряжения на нейтрали, которое имеет вид синусоиды и нулевым значением напряжения на поврежденной фазе. Этот режим идентифицируется элементом выбора режима замыкания 7, сигнал на выходе которого отсутствует.The characteristic features of this mode are the low value of the derivative of the voltage on the neutral, which has the form of a sinusoid and the zero value of the voltage on the damaged phase. This mode is identified by the circuit mode selection element 7, the output signal of which is absent.
Использование изобретения позволяет повысить надежность работы устройства для защиты от дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю за счет исключения перенапряжений в сети, возникающих вследствие перемежающейся дуги, адаптации его режима работы в реальном времени к изменениям конфигурации сети.The use of the invention makes it possible to increase the reliability of the device for arc surge protection in networks with compensation of capacitive earth fault currents by eliminating overvoltages in the network resulting from an intermittent arc, adapting its operating mode in real time to changes in the network configuration.
Источники информации:Sources of information:
1. И.С. Самойлович. Режимы нейтрали электрических сетей карьеров. - М.: Недра, 1976. - 175 с. 1. I.S. Samoilovich. Neutral modes of electric networks of quarries. - M.: Nedra, 1976. - 175 p.
2. Г.П. Езовит, А.А. Безпрозванный и др. Индуктивно-активное заземление нейтрали в кабельных сетях 10 кВ. // Электрические станции. - 1988. - №5. - с. 78-80.2. G.P. Ezovit, A.A. Bezprozvanny and others. Inductive-active neutral grounding in 10 kV cable networks. // Power stations. - 1988. - No. 5. - With. 78-80.
3. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятия по их совершенствованию. - Энергетик, 2000, №1.3. Borukhman V.A. On the operation of selective protection against earth faults in 6-10 kV networks and measures for their improvement. - Energetik, 2000, No. 1.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2779881C1 true RU2779881C1 (en) | 2022-09-14 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117277249A (en) * | 2023-11-20 | 2023-12-22 | 昆明理工大学 | A method and system for single-phase ground fault voltage and current matching arc suppression in distribution network |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1277294A1 (en) * | 1984-11-27 | 1986-12-15 | Павлодарский Индустриальный Институт | Device for arc overvoltage protection in isolated neutral system |
| RU2024150C1 (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-30 | Валентин Ефимович Поляков | Arc surge protection device for insulated neutral networks |
| CN203850813U (en) * | 2014-05-14 | 2014-09-24 | 陈禾 | Overvoltage-inhibiting integrated protection device suitable for 12-45kV electrical networks |
| RU186665U1 (en) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Device for protection against arc surges in a distribution network |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1277294A1 (en) * | 1984-11-27 | 1986-12-15 | Павлодарский Индустриальный Институт | Device for arc overvoltage protection in isolated neutral system |
| RU2024150C1 (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-30 | Валентин Ефимович Поляков | Arc surge protection device for insulated neutral networks |
| CN203850813U (en) * | 2014-05-14 | 2014-09-24 | 陈禾 | Overvoltage-inhibiting integrated protection device suitable for 12-45kV electrical networks |
| RU186665U1 (en) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Device for protection against arc surges in a distribution network |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117277249A (en) * | 2023-11-20 | 2023-12-22 | 昆明理工大学 | A method and system for single-phase ground fault voltage and current matching arc suppression in distribution network |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2128951B1 (en) | Electronic active earthing system for use in high-voltage distribution networks | |
| EP2596563B1 (en) | Photovoltaic bipolar to monopolar source circuit converter with frequency selective grounding | |
| CN107785884A (en) | A kind of more level active compensation devices of three-phase four-arm and control method | |
| RU2638571C1 (en) | Three-phase alternating current substation | |
| RU2779881C1 (en) | Device for limiting arc surges in networks with compensation of capacitive earth fault currents | |
| RU2160953C2 (en) | Method for single-phase fault detection in low- voltage line including ground-fault current correction (alternatives) | |
| JP2000261958A (en) | Protection device for ground fault current suppression device and ground fault suppression method | |
| CN211127131U (en) | Grounding circuit of flexible direct current distribution network | |
| Kaiser et al. | Safety considerations for the operation of bipolar DC-grids | |
| RU2672663C1 (en) | Method of protection against single phase-to-earth faults in medium voltage electrical networks | |
| Kokor et al. | Effects of neutral point grounding methods on single-phase short circuit fault characteristics | |
| CN107785882A (en) | A kind of more level active compensation devices of three-phase four-arm and control method | |
| RU2779147C1 (en) | Arc overvoltage protection device for single-phase earth fault | |
| RU2638574C1 (en) | Medium voltage substation | |
| RU168498U1 (en) | DEVICE FOR THE PROTECTION OF ELECTRIC NETWORKS OF THE MIDDLE CLASS OF VOLTAGE FROM SINGLE-PHASE CIRCUIT TO THE GROUND | |
| JP2009240029A (en) | Lightning protection device and housing box | |
| KR20220138583A (en) | Apparatus for preventing electric shock from electric leakage and ground fault, and electric supplying system having the same | |
| RU203458U1 (en) | Adaptive current protection device against single-phase earth faults | |
| RU2831304C1 (en) | Device for intelligent current protection of cable lines against single-phase ground faults | |
| RU186665U1 (en) | Device for protection against arc surges in a distribution network | |
| Amezua et al. | Active earthing system to optimise power quality in MV networks | |
| RU2838540C1 (en) | Device for centralized protection against single-phase ground faults in distribution networks of medium voltage | |
| Grünbaum et al. | On series compensation impact on line protection and TRV | |
| Alibert et al. | Protection Systems for Microgrids with High Rate of Inverter-Based-Generators | |
| SU1358031A1 (en) | Arrangement for protection from earthing in electric network with insulated neutral |