close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7376

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7376
(13) C1
(19)
(46) 2005.09.30
(12)
7
(51) H 02H 7/04
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ОТ ИМПУЛЬСНЫХ
КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
BY 7376 C1 2005.09.30
(21) Номер заявки: a 20010886
(22) 2001.10.24
(43) 2003.06.30
(71) Заявители: Пекелис Всеволод
Григорьевич; Гинзбург Марат
Львович; Новаш Татьяна Анатольевна (BY)
(72) Авторы: Пекелис Всеволод Григорьевич; Гинзбург Марат Львович; Новаш Татьяна Анатольевна
(BY)
(73) Патентообладатели: Пекелис Всеволод
Григорьевич; Гинзбург Марат Львович;
Новаш Татьяна Анатольевна (BY)
(56) Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. Расчеты и конструкции. - Москва-Ленинград:
Энергия, 1964.
RU 2176123 C1, 2001.
RU 2007006 C1, 1994.
RU 2093943 C1, 1997.
JP 54102548 A, 1979.
JP 54137647 A, 1979.
EP 0736945 A1, 1996.
(57)
Устройство для защиты высоковольтных трансформаторов тока от импульсных коммутационных перенапряжений, содержащее защитный элемент, снижающий входное
сопротивление трансформатора тока по отношению к импульсным перенапряжениям, отличающееся тем, что указанный элемент включен во вторичную обмотку трансформатора тока параллельно нагрузке и выполнен в виде полосового резонансного фильтра,
содержащего последовательно соединенные индуктивное и емкостное сопротивления, величины которых подобраны таким образом, что при частоте 50 Гц сопротивление резонансного фильтра стремится к бесконечности, а при импульсных коммутационных
перенапряжениях высокой частоты - к нулю, при этом индуктивность резонансного
фильтра составляет величину порядка 1 мГн, а емкость - порядка 1 пФ.
Фиг. 1
BY 7376 C1 2005.09.30
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты
высоковольтных (110-750 кВ) трансформаторов тока (TT) от перенапряжений, возникающих при коммутациях в электрической сети.
Известно устройство для ограничения импульсных перенапряжений на высоковольтных TT, содержащее вентильный разрядник или искровой промежуток, подключаемые к
первичной обмотке [1, 2].
Это устройство выбрано в качестве прототипа. Недостатком устройства-прототипа является нестабильность характеристик разрядника и их сильная зависимость от погодных
условий. Установка вместо разрядника ограничителя перенапряжений (ОПН) не решает
проблемы защиты TT от импульсных перенапряжений, поскольку входное сопротивление
ОПН гораздо выше, чем TT. Кроме того, ОПН действует со значительным запаздыванием
и поэтому, в принципе, не может обеспечить эффективной защиты TT от импульсных перенапряжений. Если учесть, что ОПН являются дорогостоящим аппаратом, то совершенно
очевидно, что их применение для индивидуальной защиты TT от перенапряжений как по
техническим, так и по экономическим соображениям рекомендовано быть не может. Таким образом, можно констатировать, что на сегодняшний день отсутствуют эффективные
средства защиты высоковольтных TT от импульсных перенапряжений, хотя необходимость в таких средствах имеется, поскольку в условиях эксплуатации повреждения трансформаторов тока, являющихся дорогостоящим оборудованием, из-за коммутационных
перенапряжений происходят достаточно часто. Следовательно, создание устройства зашиты от указанных повреждений является актуальной технической задачей.
Целью изобретения является создание простого и дешевого устройства защиты высоковольтных трансформаторов тока от импульсных перенапряжений, возникающих при
коммутациях в электрической сети.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве защитного элемента применен полосовой резонансный фильтр с индуктивностью Lф и емкостью Сф, включенный во вторичную обмотку TT параллельно нагрузке. Применение полосового резонансного фильтра
во вторичной обмотке TT резко снижает его входное сопротивление и соответственно падение напряжения на первичной обмотке TT от проходящих через нее высокочастотных
импульсов.
Как известно, входное сопротивление резонансного фильтра равно алгебраической
сумме индуктивного и емкостного сопротивлений [3]:
1
Zф = ωL ф −
,
ωС ф
где Lф - индуктивность фильтра;
Сф - емкость фильтра;
ω - угловая частота, равная ω = 2πƒ, гдеƒ - частота колебаний.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, на которой
приняты следующие условные обозначения:
1 - первичная обмотка TT;
2 - вторичная обмотка TT;
3 - дроссель резонансного фильтра;
4 - конденсатор резонансного фильтра.
Для пояснения принципа действия предложенного устройства воспользуемся схемой
замещения TT. Указанная схема приведена на фиг. 2. Она представляет собой пассивный
четырехполюсник. На схеме приняты следующие условные обозначения:
Z1 - полное сопротивление первичной обмотки;
Z2 - полное сопротивление вторичной обмотки;
ZH - полное сопротивление нагрузки;
Z0 - полное сопротивление ветви намагничивания.
2
BY 7376 C1 2005.09.30
Входное сопротивление четырехполюсника с Т-образной схемой замещения при питании его со стороны первичных вводов и сопротивлении нагрузки ZН, приложенной к
вторичным выводам TT, определяется по следующей формуле:
U
A Z + A12
Z1вх = 1 = 11 H
,
I1 A 21 Z H + A 22
где А11, A12, A21, A22 - коэффициенты четырехполюсника, которые выражаются через параметры схемы замещения с помощью следующих формул:
Z
A11 = 1 + 1 ;
Z2
ZZ
A12 = Z1 + Z 0 + 1 0 ;
Z2
1
A 21 =
;
Z2
Z
A 22 = 1 + 0 .
Z2
На фиг. 3 приведена Т-образная схема замещения TT для прохождения импульсов высокой частоты [4].
На схеме приняты следующие условные обозначения:
R1 - активное сопротивление первичной обмотки;
L1 - индуктивное сопротивление первичной обмотки, обусловленное индуктивностью
рассеяния;
C1 - емкость первичной обмотки относительно земли;
R2 - активное сопротивление вторичной обмотки;
L2 - индуктивное сопротивление вторичной обмотки, обусловленное индуктивностью
рассеяния;
C2 - емкость вторичной обмотки относительно земли;
RН - активное сопротивление нагрузки;
LH - индуктивное сопротивление нагрузки;
Rст - активное сопротивление ветви намагничивания, обусловленное потерями в стали
сердечника;
LСТ - индуктивное сопротивление ветви намагничивания, обусловленное прохождением магнитного потока в стали сердечника;
Сиз - емкость между обмотками;
Сф - емкость резонансного фильтра;
Lф - индуктивность резонансного фильтра, настраиваемая в зависимости от индуктивности нагрузки LH.
Полные сопротивления ветвей при высоких частотах от граничной f2 = fг до бесконечности (∞) определяются следующим образом:

1 
1

jωL1 ⋅  − j
ωL1 ⋅
ωC1
 ωC1  = R − j
Z1 = R 1 +
;
1
1
1
jωL1 − j
ωL1 −
ωC1
ωC1
1
ωL 2 ⋅
ωC 2
;
Z2 = R 2 − j
1
ωL 2 −
ωC 2
3
BY 7376 C1 2005.09.30
Z Н = R H + jω L H ;
1
− jωL ст ⋅
ωС из
R ст ⋅
1
ωL ст −
ωС из
.
Z0 =
1
jωL ст ⋅
ωС из
R ст −
1
ωL ст −
ωС из
При падении на первичную обмотку TT импульсной волны межвитковая изоляция обмотки подвергается воздействию значительных перенапряжений и токов, разрушающая
сила которых усугубляется высокими частотами в области от 10 до 100 кГц. При появлении импульса происходит заряд емкостей первичной и вторичных обмоток C1, C2 и емкости между обмотками Сиз. Поскольку вторичные обмотки TT заземлены, а первичная
связана с землей через автотрансформаторы, имеющие глухозаземленную нейтраль, высокочастотный импульс проходит через обмотки. При многократных коммутационных перенапряжениях происходит тепловой пробой изоляции, что приводит к повреждению TT и
в конечном счете к его взрыву.
Предлагаемое устройство для ограничения импульсных перенапряжений в высоковольтных TT работает следующим образом.
Защитный элемент, в качестве которого используется полосовой резонансный фильтр,
состоящий из последовательно соединенных индуктивного и емкостного сопротивлений,
включен во вторичную обмотку параллельно нагрузке. Величины индуктивного и емкостного сопротивлений подобраны таким образом, что в нормальном режиме работы TT при
частоте 50 Гц сопротивление резонансного фильтра Zф → ∞, а при импульсных перенапряжениях высокой частоты (в диапазоне от граничной ω2 = ωг до ω → ∞) - Zф → 0.
При частотах импульсных перенапряжений сопротивление резонансного фильтра
очень мало, благодаря чему обеспечивается прохождение высокочастотного импульса
именно через фильтр. При этом индуктивность фильтра Lф составляет порядка 1 мГн, а
емкость фильтра - порядка 1 пФ. При таком соотношении индуктивности и емкости
фильтр пропускает только импульсы высокой частоты, в нормальном режиме для частоты
50 Гц он закрыт.
Источники информации:
1. 3алесский A.M., Бачурин Н.И. Изоляция аппаратов высокого напряжения. - М.-Л.:
Госэнергоиздат, 1961. - С. 258.
2. Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. - М.-Л.: Энергия, 1964. - С. 376.
3. Зевеке Г.В., Ионкин П.А. идр. Основы теории цепей. - M.: Энергоатомиздат, 1989. С. 528.
4. Ашнер A.M. Получение и измерение импульсных высоких напряжений. - M.: Энергия, 1979. - С. 120.
4
BY 7376 C1 2005.09.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
85 Кб
Теги
by7376, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа