RU2455743C1 - Method for increasing active current of single phase-to-ground fault in resonant grounded systems with neutral grounded via arc-suppression coil and device for such method implementation - Google Patents
Method for increasing active current of single phase-to-ground fault in resonant grounded systems with neutral grounded via arc-suppression coil and device for such method implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455743C1 RU2455743C1 RU2010152707/07A RU2010152707A RU2455743C1 RU 2455743 C1 RU2455743 C1 RU 2455743C1 RU 2010152707/07 A RU2010152707/07 A RU 2010152707/07A RU 2010152707 A RU2010152707 A RU 2010152707A RU 2455743 C1 RU2455743 C1 RU 2455743C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- resistor
- neutral
- winding
- ozz
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к защите электрических линий от аварий, а именно к защите, реагирующей на ток замыкания на землю, и могут быть использованы для повышения селективности сетевых защит при однофазном замыкании на землю в распределительных электрических сетях с нейтралью, заземленной через плунжерный дугогасящий реактор, а именно для формирования необходимых условий для надежного срабатывания простых токовых защит и защит терминалов присоединений.The invention relates to the protection of electrical lines from accidents, namely, protection that responds to earth fault currents, and can be used to increase the selectivity of network protections in case of a single-phase earth fault in distribution electric networks with neutral grounded through a plunger arcing reactor, namely to create the necessary conditions for the reliable operation of simple current protections and protection of connection terminals.
Известен способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных распределительных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР), в соответствии с которым при металлическом замыкании на землю к дополнительной обмотке плунжерного ДГР подключают резистор на время, достаточное для срабатывания защит от замыкания на землю (Вадим Кричко, Игорь Миронов. «Особенности применения дугогасящих реакторов» // журнал «Новости ЭлектроТехники», №1 (43) 2007, с.44, рис.6).There is a method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated distribution electric networks with a neutral grounded through an arc suppression reactor (GDR), according to which, when a metal earth fault is connected to the additional winding of the plunger GDR, a resistor is connected for a time sufficient to operate the fault protection to the ground (Vadim Krichko, Igor Mironov. “Features of the use of arc suppression reactors” // Journal of News of ElectroTechnics, No. 1 (43) 2007, p. 44, Fig. 6).
Недостаток известного способа заключается в том, что он позволяет формировать необходимые условия для надежного срабатывания сетевых защит на отключение только в случае металлического замыкания на землю.The disadvantage of this method is that it allows you to create the necessary conditions for the reliable operation of the network protection on shutdown only in the case of a metal earth fault.
Известен способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, наиболее близкий к предлагаемому, сущность которого заключается в том, что в случае фиксации ОЗЗ первично параллельно дополнительной управляющей вторичной обмотке плунжерного ДГР подключают резистор с максимальным сопротивлением. После чего фиксируют величину напряжения на нейтрали 3U0, ток через управляющий резистор и, в соответствие с полученными данными, определяют уточненную требуемую величину резистора. Затем параллельно управляющей вторичной обмотке ДГР кратковременно подключают резистор рассчитанного уточненного номинала также на время, достаточное для срабатывания защит. Если защита от ОЗЗ не сработала, то вновь фиксируют величину напряжения на нейтрали 3U0 и ток через резистор, затем вновь определяют уточненную величину резистора. Далее операции способа повторяются до тех пор, пока защита не сработает. При этом не нарушают условия 3U0>3U0 min, где 3U0 min - минимальный уровень напряжения 3U0, необходимый для корректной работы защит от ОЗЗ. При этом, если идет команда на включение малого сопротивления, провоцируя рост активного тока через место повреждения вплоть до десятков ампер, то, в случае низкоомного ОЗЗ и чувствительной защиты, используют искусственное ограничение тока, устанавливая максимально допустимый уровень активного тока ОЗЗ, протекающего через место повреждения после подключения резистора.There is a method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arc suppression reactor, which is closest to the proposed one, the essence of which is that in the case of fixing an OZZ, a resistor with maximum resistance is connected in parallel with the additional secondary secondary winding of the plunger GDR . After that, the voltage value on the neutral 3U 0 is fixed, the current through the control resistor and, in accordance with the data obtained, determine the updated required value of the resistor. Then, in parallel with the control secondary winding of the GDR, a resistor of the calculated specified rating is briefly connected also for a time sufficient for the protection to operate. If the protection against OZZ does not work, then again fix the value of the voltage on the neutral 3U 0 and the current through the resistor, then again determine the updated value of the resistor. Next, the operations of the method are repeated until the protection works. At the same time, they do not violate the conditions 3U 0 > 3U 0 min , where 3U 0 min is the minimum voltage level 3U 0 necessary for the correct operation of the protection against protective current protection. Moreover, if there is a command to turn on a small resistance, causing an increase in the active current through the damage site up to tens of amperes, then in the case of low-resistance SCR and sensitive protection, an artificial current limitation is used, setting the maximum permissible level of the active current of the SCR flowing through the damage site after connecting the resistor.
В случае значительного сопротивления в месте ОЗЗ рост активного тока через место повреждения ограничивают тем, что устанавливают порог 3U0 min, например, той же величины, что и уставка защиты, установленной в этой сети. Этот порог и определяет предельное значение сопротивления резистора (заявка WO 2008/116428, Н02Н 9/08, дата международной публикации 02.10.2008, Чехия).In the case of significant resistance at the OZZ site, the growth of the active current through the place of damage is limited by the fact that a threshold of 3U 0 min is set , for example, of the same value as the protection setting installed in this network. This threshold determines the limit value of the resistance of the resistor (application WO 2008/116428, Н02Н 9/08, date of international publication 02.10.2008, Czech Republic).
Из вышеизложенного следует. В известном способе для увеличения активного тока при ОЗЗ используют кратковременное подключение резистора параллельно управляющей вторичной обмотке ДГР, величину которого определяют путем последовательного подбора, т.е. пошагово. В результате снижается оперативность известного способа, а следовательно, снижается селективность и оперативность сетевых защит.From the foregoing follows. In the known method, to increase the active current during OZZ, a short-term connection of a resistor in parallel with the secondary control winding of the GDR is used, the value of which is determined by sequential selection, i.e. step by step. As a result, the efficiency of the known method is reduced, and therefore, the selectivity and efficiency of network protections is reduced.
Кроме того, известный способ имеет ограничения по величине уровня 3U0, поскольку требует сохранения значения уровня 3U0 при использовании резистора таким, которое позволяет уверенно идентифицировать наличие ОЗЗ и выполнить необходимые расчеты. Это накладывает ограничение на величину добавочного активного тока в месте ОЗЗ, обусловленного включением резистора, что снижает селективность и надежность срабатывания сетевых защит.In addition, the known method has limitations on the value of the 3U 0 level, since it requires maintaining the 3U 0 level when using a resistor in such a way that it can reliably identify the presence of SCR and perform the necessary calculations. This imposes a limitation on the value of the additional active current at the OZZ site, due to the inclusion of a resistor, which reduces the selectivity and reliability of operation of network protections.
При этом, как было указано выше, известный способ, после подключения резистора, требует специального контроля величины суммарного активного тока в месте ОЗЗ для того, чтобы исключить превышение максимально допустимого значения активного тока в данной сети после подключения резистора. Кроме того, способ требует дополнительного оборудования для ограничения уровня активного тока через место повреждения после подключения резистора, в частности, в случае низкоомного ОЗЗ и чувствительной защиты. В результате снижается надежность способа, а следовательно, снижается надежность срабатывания защит. Отсутствие гарантии того, что после подключения резистора значение тока при ОЗЗ в месте повреждения не превысит максимально допустимого, в свою очередь, не гарантирует выполнение требований безопасности при эксплуатации электрических сетей, что снижает надежность сетевых защит.In this case, as mentioned above, the known method, after connecting the resistor, requires special control of the total active current at the location of the SCR in order to avoid exceeding the maximum allowable value of the active current in this network after connecting the resistor. In addition, the method requires additional equipment to limit the level of active current through the place of damage after connecting the resistor, in particular in the case of low-resistance SCR and sensitive protection. As a result, the reliability of the method is reduced, and therefore, the reliability of the operation of the protections is reduced. There is no guarantee that after connecting the resistor, the current value at the fault location at the fault location does not exceed the maximum allowable, in turn, does not guarantee the fulfillment of safety requirements during the operation of electrical networks, which reduces the reliability of network protections.
Известно, что в этот момент между размыкаемыми контактами коммутатора кратковременно возникает электрическая дуга, при гашении которой возникает обрыв тока. Это приводит к броску напряжения в управляющей вторичной обмотке ДГР, т.е. при каждом отключении резистора, в момент его отключения, в управляющей вторичной обмотке ДГР возникает перенапряжение, которое может привести к ее повреждению. Поскольку отключения резистора имеют повторяющийся характер, это создает тяжелые условия для работы управляющей обмотки ДГР. Отсутствие мер по облегчению режима работы управляющей обмотки ДГР снижает надежность известного устройства, а следовательно, снижает надежность срабатывания сетевых защит.It is known that at this moment between the disconnected contacts of the switch, an electric arc arises briefly, during which the current is cut off. This leads to a voltage surge in the control secondary winding of the GDR, i.e. each time the resistor is turned off, at the time of its disconnection, an overvoltage occurs in the control secondary winding of the GDR, which can lead to damage. Since the disconnection of the resistor is repeated, this creates difficult conditions for the control winding of the GDR. The absence of measures to facilitate the operating mode of the control winding of the GDR reduces the reliability of the known device, and therefore reduces the reliability of the operation of network protections.
Таким образом, выявленный в результате патентного поиска наиболее близкий к предлагаемому способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных распределительных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, при осуществлении не обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.Thus, the method of increasing the active current of a single-phase earth fault detected in a patent search that is closest to the proposed one in compensated distribution electric networks with a neutral grounded through an arc suppression reactor does not ensure the achievement of a technical result consisting in increasing efficiency, selectivity, and reliability of operation network protections and increased safety against electric shock to earth.
Патентный поиск, выполненный в отношении устройства, осуществляющего заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, показал следующее.A patent search performed in relation to a device implementing the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault (OZZ) in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arcing reactor showed the following.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство увеличения активного тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, заявка WO 2008/116428, Н02Н 9/08, дата международной публикации 02.10.2008, Чехия. Известное устройство содержит блок управления, подключенный к выходу блока управления управляемый коммутатор, плунжерный дугогасящий реактор, содержащий основную обмотку, и две дополнительные вторичные обмотки: управляющую обмотку и обмотку контроля напряжения смещения нейтрали. Один конец основной обмотки подключен к нейтрали сети, а второй заземлен. Кроме того, устройство содержит набор резисторов различных номиналов и управляемый коммутатор с системой коммутирующих групп, обеспечивающий соединение резисторов в различных комбинациях: от параллельного соединения с минимальным значением сопротивления до последовательного соединения с максимальным сопротивлением и подключение сформированного резистора параллельно к управляющей обмотке ДГР.Closest to the proposed is a device for increasing the active current of a single-phase earth fault (OZZ) in compensated electric networks with a neutral grounded through an arcing reactor, application WO 2008/116428, Н02Н 9/08, date of international publication 02.10.2008, Czech Republic. The known device comprises a control unit connected to the output of the control unit, a controlled switch, a plunger arcing reactor containing the main winding, and two additional secondary windings: the control winding and the neutral bias voltage control winding. One end of the main winding is connected to the neutral of the network, and the second is grounded. In addition, the device contains a set of resistors of various ratings and a managed switch with a system of switching groups, which provides connection of resistors in various combinations: from parallel connection with a minimum resistance value to a series connection with maximum resistance and connecting the formed resistor in parallel to the control winding of the GDR.
При этом блок управления ДГР содержит контроллер, выполняющий измерение напряжения на нейтрали, измерение тока, протекающего через резистор, расчет изменения напряжения на нейтрали после подключения резисторов, расчет сопротивления однофазного замыкания на землю и формирование сигнала управления коммутатором для выполнения требуемого соединения резисторов и подключения их к управляющей обмотке реактора.In this case, the GDR control unit contains a controller that measures the voltage across the neutral, measures the current flowing through the resistor, calculates the change in voltage across the neutral after connecting the resistors, calculates the resistance of a single-phase earth fault and generates a control signal for the switch to make the required connection of the resistors and connect them to control winding of the reactor.
Устройство, в случае фиксации ОЗЗ, первично параллельно вторичной обмотке реактора подключает резистор с максимальным сопротивлением. После чего контроллер фиксирует величину напряжения на нейтрали 3U0, ток через управляющий резистор и, в соответствие с полученными данными, определяет требуемую величину управляемого резистора. По сигналу с выхода контроллера, поступающему на управляемый коммутатор, параллельно вторичной обмотке реактора кратковременно подключается резистор рассчитанного уточненного номинала также на время, достаточное для срабатывания защит. Если защита от ОЗЗ не сработала, то действия контроллера повторяются до тех пор, пока защита не сработает. Причем при подборе резистора не нарушают условия 3U0>3U0 min, где 3U0 min - минимальный уровень напряжения 3U0, необходимый для корректной работы защит от ОЗЗ.The device, in the case of fixing the OZZ, primarily connects a resistor with maximum resistance parallel to the secondary winding of the reactor. After that, the controller fixes the voltage value on the neutral 3U 0 , the current through the control resistor and, in accordance with the received data, determines the required value of the controlled resistor. Based on the signal from the controller output to the controlled switch, a resistor of the calculated specified value is also connected to the secondary side of the reactor for a short time, also for a time sufficient for the protection to operate. If the protection against OZZ did not work, then the controller will repeat the actions until the protection does not work. Moreover, when selecting a resistor, the conditions 3U 0 > 3U 0 min do not violate, where 3U 0 min is the minimum voltage level 3U 0 , necessary for the correct operation of the protection against OZZ.
При этом в известном устройстве, если идет команда на включение малого сопротивления, провоцируя рост активного тока через место повреждения вплоть до десятков ампер, то, в случае низкоомного ОЗЗ и чувствительной защиты, используют искусственное ограничение тока, а именно ограничивают минимальную величину резистора, устанавливая, тем самым, максимально допустимый уровень активного тока ОЗЗ, протекающего через место повреждения после подключения резистора.Moreover, in the known device, if there is a command to turn on a small resistance, causing an increase in the active current through the damage site up to tens of amperes, then, in the case of low-resistance SCR and sensitive protection, an artificial current limitation is used, namely, they limit the minimum value of the resistor by setting thereby, the maximum permissible level of the active current of the OZZ flowing through the place of damage after connecting the resistor.
В случае значительного сопротивления в месте ОЗЗ рост активного тока через место повреждения ограничивают тем, что устанавливают порог 3U0 min, например, той же величины, что и уставка защиты, установленной в этой сети. Этот порог и определяет предельное значение сопротивления резистора (заявка WO 2008/116428, Н02Н 9/08, дата международной публикации 02.10.2008, Чехия).In the case of significant resistance at the OZZ site, the growth of the active current through the place of damage is limited by the fact that a threshold of 3U 0 min is set , for example, of the same value as the protection setting installed in this network. This threshold determines the limit value of the resistance of the resistor (application WO 2008/116428, Н02Н 9/08, date of international publication 02.10.2008, Czech Republic).
Из вышеизложенного следует. В известном устройстве для увеличения активного тока при ОЗЗ используют кратковременное подключение резистора параллельно управляющей вторичной обмотке ДГР, значение которого определяют путем последовательного подбора, т.е. пошагово. В результате снижается оперативность известного устройства, а следовательно, снижается селективность сетевых защит. При этом наличие системы переключающих устройств для получения требуемого номинала резистора, а также получение требуемого номинала резистора путем изменения комбинаций соединения резисторов различного номинала также посредством системы переключающих устройств снижают надежность устройства, а следовательно, снижают надежность сетевых защит от ОЗЗ. Кроме того, при каждом отключении резистора, в момент его отключения, в управляющей вторичной обмотке ДГР возникает перенапряжение, которой может привести к ее повреждению. Это обусловлено тем, что в этот момент между размыкаемыми контактами коммутатора кратковременно возникает электрическая дуга, при гашении которой возникает обрыв тока, что приводит к броску напряжения в управляющей вторичной обмотке ДГР. Наличие большого количества переключающих элементов, а также то, что отключения резистора имеют повторяющийся характер, создает тяжелые условия для работы управляющей обмотки ДГР, что может привести к выходу ее из строя. Отсутствие мер по облегчению режима работы управляющей обмотки ДГР снижает надежность известного устройства, а следовательно, снижает надежность срабатывания сетевых защит.From the foregoing follows. In the known device, to increase the active current during OZZ, a short-term connection of a resistor is used parallel to the control secondary winding of the GDR, the value of which is determined by sequential selection, i.e. step by step. As a result, the efficiency of the known device is reduced, and therefore, the selectivity of network protections is reduced. At the same time, the presence of a system of switching devices to obtain the required resistor value, as well as obtaining the required resistor value by changing combinations of resistors of different sizes, also by means of a system of switching devices reduce the reliability of the device and, therefore, reduce the reliability of network protection against OZZ. In addition, with each disconnection of the resistor, at the time of its disconnection, an overvoltage occurs in the control secondary winding of the GDR, which can lead to damage. This is due to the fact that at this moment between the disconnected contacts of the switch, an electric arc arises for a short time, during which the current is cut off, which leads to a voltage surge in the control secondary winding of the GDR. The presence of a large number of switching elements, as well as the fact that the resistor trips are repetitive in nature, creates difficult conditions for the control winding of the GDR to operate, which can lead to its failure. The absence of measures to facilitate the operating mode of the control winding of the GDR reduces the reliability of the known device, and therefore reduces the reliability of the operation of network protections.
Кроме того, известное устройство имеет ограничения по величине уровня 3U0, поскольку требует сохранения значения уровня 3U0 при использовании резистора таким, которое позволяет уверенно идентифицировать наличие ОЗЗ и выполнить необходимые расчеты. Это накладывает ограничение на величину добавочного активного тока в месте ОЗЗ, обусловленного включением резистора, что снижает селективность и надежность срабатывания сетевых защит. При этом, как было указано выше, требуется специально контролировать величину суммарного активного тока в месте ОЗЗ для того, чтобы исключить превышение максимально допустимого значения активного тока в данной сети после подключения резистора. При этом известное устройство требует дополнительного оборудования для ограничения уровня активного тока через место повреждения после подключения резистора, в частности, в случае низкоомного ОЗЗ и чувствительной защиты. Отсутствие гарантии того, что после подключения резистора значение тока при ОЗЗ в месте повреждения не превысит максимально допустимого, в свою очередь, не обеспечивает гарантированное выполнение требований безопасности при эксплуатации электрических сетей, что снижает надежность сетевых защит.In addition, the known device has limitations on the value of the 3U 0 level, since it requires maintaining the 3U 0 level when using a resistor in such a way that it can reliably identify the presence of SCR and perform the necessary calculations. This imposes a limitation on the value of the additional active current at the OZZ site, due to the inclusion of a resistor, which reduces the selectivity and reliability of operation of network protections. At the same time, as mentioned above, it is necessary to specifically control the total active current in the OZZ location in order to avoid exceeding the maximum permissible active current in this network after connecting the resistor. Moreover, the known device requires additional equipment to limit the level of active current through the place of damage after connecting the resistor, in particular in the case of low-resistance SCR and sensitive protection. There is no guarantee that after connecting the resistor, the current value at the fault location at the fault location does not exceed the maximum allowable, in turn, does not guarantee the fulfillment of safety requirements during the operation of electrical networks, which reduces the reliability of network protections.
Таким образом, выявленное в результате патентного поиска наиболее близкое к предлагаемому устройство, осуществляющее заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, при осуществлении не обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.Thus, revealed as a result of a patent search closest to the proposed device, implementing the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arc suppression reactor, when implemented, it does not achieve a technical result consisting in increasing efficiency, selectivity , reliability of operation of network protections and increasing safety against electric shock by earth faults.
Предлагаемый способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, решает задачу создания соответствующего способа, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.The proposed method for increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electric networks with a neutral grounded through an arc suppression reactor solves the problem of creating an appropriate method, the implementation of which allows to achieve a technical result, which consists in increasing the efficiency, selectivity, reliability of operation of network protections and increasing safety against damage earth fault current.
Сущность заявленного способа увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, заключается в том, что в заявленном способе при возникновении ОЗЗ кратковременно подключают параллельно дополнительной управляющей вторичной обмотке плунжерного дугогасящего реактора резистор на время, достаточное для срабатывания защит от ОЗЗ, кроме того, контролируют напряжение на нейтрали, при этом новым является то, что при возникновении ОЗЗ контролируют величину среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали и, кроме того, при каждом отключении резистора осуществляют защиту управляющей вторичной обмотки дугогасящего реактора от перенапряжений, возникающих в момент отключения резистора, при этом перед первым подключением резистора отсчитывают заданный интервал времени с момента обнаружения ОЗЗ, по истечении которого проверяют наличие ОЗЗ и, в случае его подтверждения, выполняют кратковременное подключение резистора, при этом при первом подключении величину сопротивления резистора выбирают из условия получения величины суммарного активного тока в месте ОЗЗ, равной максимально допустимой величине для данной сети при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ, затем по истечении времени, необходимого для отстройки от переходных процессов, определяют величину среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали, и если ее значение меньше 30% от номинального значения для данной сети, то ОЗЗ считают ликвидированным; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали выше 50% от ее номинального значения, то повторяют первый вариант кратковременного подключения резистора; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали находится в пределах от 33 до 50% от ее номинального значения, то кратковременно подключают резистор, величина сопротивления которого составляет половину от величины сопротивления резистора, подключаемого в первый раз; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали ниже 33%, но больше или равна 30% от номинального значения, то кратковременно подключают резистор, величина сопротивления которого составляет одну треть от величины сопротивления резистора, подключаемого в первый раз, при этом, если после отключения резистора ОЗЗ не исчезло, то вышеописанные операции повторяют. Кроме того, защиту управляющей вторичной обмотки дугогасящего реактора от перенапряжений, возникающих в момент отключения резистора, осуществляют путем ее шунтирования конденсатором с величиной емкости, обеспечивающей ограничение перенапряжений.The essence of the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arcing reactor is that in the inventive method, when an SCR occurs, a resistor is briefly connected in parallel with the additional control secondary winding of the plunger arcing reactor for a time sufficient to operate protection against OZZ, in addition, they control the voltage on the neutral, while the new is that in the event of an OZZ I control t is the value of the average effective value of the neutral bias voltage and, in addition, each time the resistor is turned off, the control secondary winding of the arc suppression reactor is protected from overvoltages arising at the time the resistor is turned off, and a predetermined time interval from the moment of detection of the SCR is counted before the first connection of the resistor, after which check for the presence of OZZ and, if confirmed, perform a short-term connection of the resistor, while the first connection, the value is resisted I resistor is selected from the condition of obtaining the total active current in the location of the SCD, equal to the maximum allowable value for this network with a metal fault on the earth with a low resistance in the location of the SCB, then after the time required for the detuning from transients, determine the value of the average voltage neutral displacements, and if its value is less than 30% of the nominal value for this network, then the OZZ is considered eliminated; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is higher than 50% of its nominal value, then the first variant of the short-term connection of the resistor is repeated; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is in the range from 33 to 50% of its nominal value, then a resistor is connected briefly, the resistance value of which is half the value of the resistance of the resistor connected for the first time; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is lower than 33%, but greater than or equal to 30% of the nominal value, then a resistor is connected briefly, the resistance value of which is one third of the value of the resistance of the resistor connected for the first time, if, after disconnecting the resistor OZZ not disappeared, then the above operations are repeated. In addition, the control secondary winding of the arcing reactor is protected against overvoltages that occur when the resistor is turned off by shunting it with a capacitor with a capacitance value that ensures overvoltage limitation.
Технический результат достигается следующим образом. В заявленном способе при возникновении ОЗЗ кратковременно: на время, достаточное для срабатывания защит от ОЗЗ, подключают параллельно управляющей вторичной обмотке дугогасящего реактора резистор. В результате, через место повреждения начинает протекать дополнительный активный ток, увеличивающий значение активного тока в месте повреждения при ОЗЗ и способствующий надежному срабатыванию защиты при металлическом замыкании или, при дуговом перемежающемся пробое, способствующий переходу дугового перемежающегося пробоя в установившееся замыкание и формирующий необходимые условия для надежного и оперативного срабатывания простых токовых защит и защит терминалов присоединения.The technical result is achieved as follows. In the inventive method, when an OZZ occurs, for a short time: for a time sufficient for the protection from the OZZ to operate, a resistor is connected in parallel to the control secondary winding of the arcing reactor. As a result, an additional active current begins to flow through the site of damage, increasing the value of the active current at the site of damage during the fault, and contributing to the reliable operation of the protection during a metal circuit or, in an alternating arc breakdown, which contributes to the transition of an alternating arc breakdown to a steady circuit and forming the necessary conditions for reliable and operational response of simple current protection and protection of the connection terminals.
Благодаря тому, что перед первым подключением резистора отсчитывают заданный интервал времени с момента обнаружения ОЗЗ, по истечении которого проверяют наличие ОЗЗ, проверяется возможность самоустранения ОЗЗ и принимается решение о дальнейших действиях.Due to the fact that before the first connection of the resistor, a predetermined time interval is counted from the moment of detecting the OZZ, after which the presence of the OZZ is checked, the possibility of self-elimination of the OZZ is checked and a decision is made on further actions.
Выбор напряжения смещения нейтрали в качестве контролируемого позволяет по величине среднедействующего значения величины напряжения смещения оценить величину активного тока в месте повреждения при ОЗЗ и принять решение о величине подключаемого резистора, исходя из требований максимального допустимого тока ОЗЗ в сети данного класса напряжения, а именно: если ее значение меньше 30% от номинального значения для данной сети, то ОЗЗ считают ликвидированным; если имеется металлическое замыкание на землю или величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали выше 50% от ее номинального значения, то в месте пробоя ток близок к максимально допустимому. В этом случае для создания дополнительного активного тока выбирают подключение резистора с наибольшим номиналом, которого в этом случае достаточно для надежного, уверенного срабатывания защиты в месте повреждения. Если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали находится в пределах от 33 до 50% от ее номинального значения или ниже 33%, но больше или равна 30% от ее номинального значения, то в этих случаях требуется подключение резисторов меньшего номинала, поддерживающих суммарное значение активного тока в месте повреждения при ОЗЗ на уровне, близком к максимально допустимому. При этом, если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали находится в пределах от 33 до 50% от ее номинального значения, то кратковременно подключают резистор, величина сопротивления которого составляет половину от величины сопротивления резистора, подключаемого в первый раз; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали ниже 33%, но больше или равна 30% от номинального значения, то кратковременно подключают резистор, величина сопротивления которого составляет одну треть от величины сопротивления резистора, подключаемого в первый раз.The choice of the neutral bias voltage as a controlled one allows us to estimate the value of the active current at the fault location in the fault location from the value of the average effective value of the bias voltage and decide on the value of the connected resistor based on the requirements of the maximum permissible SC current in the network of this voltage class, namely: if it if the value is less than 30% of the nominal value for this network, then the OZZ is considered eliminated; if there is a metal earth fault or the value of the average effective value of the neutral bias voltage is above 50% of its nominal value, then at the point of breakdown the current is close to the maximum allowable. In this case, to create an additional active current, the connection of the resistor with the highest rating is chosen, which in this case is sufficient for reliable, reliable operation of the protection at the site of damage. If the value of the average effective value of the neutral bias voltage is in the range from 33 to 50% of its nominal value or below 33%, but greater than or equal to 30% of its nominal value, then in these cases it is necessary to connect resistors of a lower nominal value that support the total value of the active current in the place of damage during acute respiratory failure at a level close to the maximum allowable. Moreover, if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is in the range from 33 to 50% of its nominal value, then a resistor is shortly connected, the resistance value of which is half the value of the resistance of the resistor connected for the first time; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is lower than 33%, but greater than or equal to 30% of the nominal value, then a resistor is connected for a short time, the resistance value of which is one third of the resistance value of the resistor that is connected for the first time.
Граничные значения напряжений смещения нейтрали получены авторами изобретения опытным путем и обусловлены способом выбора номиналов сопротивления для подключения в управляющую обмотку реактора и требованиями обеспечения максимально допустимого тока ОЗЗ для оперативного и надежного срабатывания на отключение простых токовых защит и защит терминалов присоединения. При этом среднедействующие значения напряжения смещения нейтрали, используемые в заявленном способе для выбора номинала подключаемого резистора, являются характерными для ОЗЗ.The boundary values of the neutral bias voltages were obtained experimentally by the authors of the invention and were determined by the method of selecting the resistance values for connection to the control winding of the reactor and the requirements for providing the maximum permissible current protection factor for quick and reliable tripping of simple current protections and protection of the connection terminals. At the same time, the average effective values of the neutral bias voltage used in the claimed method for selecting the value of the connected resistor are characteristic for the OZZ.
Таким образом, в заявленном способе номинал резистора выбирают в зависимости от изменяющегося напряжения смещения нейтрали, значения которого находятся в диапазонах, характерных для ОЗЗ, и исходя из значений максимального допустимого тока ОЗЗ в сети данного класса напряжения. Так, в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) максимально допустимое значение тока в поврежденном присоединении может составлять в сети 6 кВ - 30 А; в сети 10 кВ - 20 А. В результате повышается безопасность от поражения током замыкания на землю.Thus, in the inventive method, the resistor value is selected depending on the changing neutral bias voltage, the values of which are in the ranges characteristic of the SCR, and based on the values of the maximum permissible SCB current in the network of this voltage class. So, in accordance with the requirements of the Rules for the Technical Operation of Power Plants and Networks (PTE), the maximum permissible current value in a damaged connection can be 6 kV - 30 A in the network; in a network of 10 kV - 20 A. As a result, the safety against electric shock by earth faults is increased.
Использование заданного интервала значений напряжения смещения нейтрали для принятия решения о выборе номинала подключаемого резистора повышает селективность срабатывания защит сети, а также повышает оперативность и чувствительность предлагаемого способа защиты, поскольку исключается необходимость пошагового подбора номинала резистора. В заявленном способе управляемый резистор формирует требуемый суммарный активный ток в месте повреждения при ОЗЗ одновременно для диапазона значений напряжения смещения нейтрали.Using the specified range of neutral bias voltage values to make a decision on the choice of the rating of the connected resistor increases the selectivity of the protection of the network, and also increases the efficiency and sensitivity of the proposed protection method, since the need for step-by-step selection of the resistor rating is eliminated. In the claimed method, the controlled resistor generates the required total active current at the fault location during the fault, at the same time for the range of neutral bias voltage.
Известно, что при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ напряжение смещения на нейтрали имеет максимальную величину, равную фазному напряжению сети. Учитывая это, в заявленном способе при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ параллельно управляющей обмотке реактора подключают резистор с наибольшим номиналом. При этом в заявленном способе за основной номинал подключаемого резистора принимают номинал резистора, обеспечивающего формирование максимально допустимого активного тока при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ, т.е. резистор с наибольшим номиналом.It is known that in case of a metal fault on the earth with a low resistance at the site of the SCR, the bias voltage on the neutral has a maximum value equal to the phase voltage of the network. Given this, in the inventive method, when a metal circuit is connected to the earth with a low resistance in the OZZ place, a resistor with the highest nominal is connected in parallel with the control winding of the reactor. At the same time, in the claimed method, the nominal value of the connected resistor is taken to be the value of the resistor, which ensures the formation of the maximum permissible active current with a metal fault on the earth with a low resistance in the place of the SCR, i.e. resistor with the highest rating.
Таким образом, максимальное значение подключаемого резистора в заявленном способе является вполне определенной величиной, вытекающей из условия создания суммарного активного максимально допустимого для данной сети величины тока ОЗЗ при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ после подключения резистора в управляющую обмотку реактора.Thus, the maximum value of the connected resistor in the claimed method is a well-defined value, which follows from the condition for creating the total active maximum permissible value for the given network of the OZZ current with a metal fault on the earth with a low resistance at the OZZ place after connecting the resistor to the control winding of the reactor.
Предлагаемое соотношение номиналов подключаемых резисторов и их привязка к соответствующим интервалам значений напряжения смещения нейтрали получены авторами опытным путем. Также опытным путем авторами получен результат, который подтверждает, что в заданном диапазоне значений напряжения смещения нейтрали при подключении соответствующего резистора через место повреждения при ОЗЗ протекает дополнительный активный ток, увеличивающий значение активного тока в месте повреждения при ОЗЗ до величины, близкой к максимально допустимой при ОЗЗ. При этом значение тока при ОЗЗ в месте повреждения, необходимое для срабатывании защиты, гарантированно не превышает максимально допустимое, что, с одной стороны, повышает селективность и надежность срабатывания защит, а с другой стороны, сохраняются требования безопасности при эксплуатации электрических сетей. В результате, формируются необходимые условия для надежного и оперативного срабатывания на отключение простых токовых защит и защит терминалов присоединения, а также обеспечивается повышение безопасности от поражения током замыкания на землю.The proposed ratio of the nominal values of the connected resistors and their binding to the corresponding intervals of the neutral bias voltage values were obtained experimentally by the authors. Also, the authors experimentally obtained a result that confirms that in a given range of neutral bias voltage, when an appropriate resistor is connected, an additional active current flows through the fault location in the SCD, increasing the value of the active current at the fault location in the SCZ up to a value close to the maximum allowed in the SC . At the same time, the current value at the fault location at the place of damage necessary for the protection to operate does not guarantee that it exceeds the maximum permissible value, which, on the one hand, increases the selectivity and reliability of the protection operation, and, on the other hand, safety requirements are maintained during operation of electrical networks. As a result, the necessary conditions are formed for reliable and quick response to shutdown of simple current protections and protection of the connection terminals, and also provides increased safety from electric shock to earth faults.
Из вышеизложенного следует, что использование в заявленном способе заданных граничных значений и заданных значений интервалов напряжения смещения нейтрали и соответствующих им, также заданных, управляющих сопротивлений, подключаемых в управляемую обмотку реактора, обеспечивает возможность срабатывания защиты при активных токах в месте повреждения, близких по значению к максимально допустимым, но гарантированно не превышающих их. При этом после подключения резистора не требуется дополнительного контроля наличия превышения суммарным активным током максимально допустимого значения. В результате повышаются оперативность и селективность защиты, повышается надежности срабатывания защит, а также и повышается безопасность от поражения током замыкания на землю.From the foregoing, it follows that the use in the claimed method of the specified boundary values and the specified values of the intervals of the neutral bias voltage and their corresponding, also given, control resistances connected to the controlled winding of the reactor, makes it possible to operate the protection at active currents at the damage site, close in value to as much as possible, but guaranteed not to exceed them. In this case, after connecting the resistor, additional monitoring of the presence of excess of the maximum active value by the total active current is not required. As a result, the efficiency and selectivity of the protection are increased, the reliability of the operation of the protections is increased, and the safety against electric shock to earth is also increased.
Кроме того, в заявленном способе при каждом отключении резистора осуществляют защиту управляющей вторичной обмотки дугогасящего реактора от перенапряжений, возникающих в момент отключения резистора. Защиту управляющей вторичной обмотки дугогасящего реактора от перенапряжений, возникающих в момент отключения резистора, осуществляют путем ее шунтирования конденсатором с величиной емкости, обеспечивающей ограничение перенапряжений. Необходимость защиты управляющей обмотки ДГР обусловлена тем, что в момент отключения резистора между размыкаемыми контактами коммутатора возникает кратковременно электрическая дуга, при гашении которой возникает обрыв тока, что приводит к броску напряжения в управляющей вторичной обмотке реактора. Поскольку отключения резистора имеют повторяющийся характер, то создаются тяжелые условия для работы управляющей обмотки реактора, что может привести к выходу ее из строя. Конденсатор, мгновенно заряжаясь при размыкании контактов, отключающих резистор, предотвращает формирование броска напряжения на управляющей обмотке ДГР. Принятие мер по облегчению режима работы управляющей обмотки повышает надежность способа, а следовательно, повышает надежность срабатывания сетевых защит.In addition, in the claimed method, at each disconnection of the resistor, the control secondary winding of the arcing reactor is protected from overvoltages arising at the time of disconnection of the resistor. The control secondary winding of the arc suppression reactor is protected from overvoltages arising at the moment of disconnection of the resistor by shunting it with a capacitor with a capacitance value that ensures overvoltage limitation. The need for protection of the control winding of the GDR is due to the fact that at the time of disconnection of the resistor between the disconnected contacts of the switch, a short-time electric arc arises, during which the current is cut off, which leads to a voltage surge in the control secondary winding of the reactor. Since the disconnection of the resistor is repeated, severe conditions are created for the control winding of the reactor to work, which can lead to its failure. The capacitor, instantly charging when opening the contacts disconnecting the resistor, prevents the formation of a voltage surge on the control winding of the GDR. The adoption of measures to facilitate the operating mode of the control winding increases the reliability of the method, and therefore, increases the reliability of operation of network protections.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.Thus, from the foregoing, it follows that the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electric networks with a neutral grounded through an arcing reactor, when implemented, ensures the achievement of a technical result consisting in increasing the efficiency, selectivity, reliability of operation of network protections and improving safety from electric shock to earth.
Предлагаемое устройство, осуществляющее заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, решает задачу создания соответствующего устройства, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.The proposed device that implements the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electric networks with a neutral grounded through an arcing reactor, solves the problem of creating an appropriate device, the implementation of which allows to achieve a technical result, which consists in increasing the efficiency, selectivity, reliability of operation of network protections and increased safety against electric shock to earth.
Сущность заявленного устройства, осуществляющего заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, заключается в том, что в заявленном устройстве, содержащем блок управления, подключенный к выходу блока управления управляемый коммутатор, плунжерный дугогасящий реактор, содержащий основную обмотку, и две дополнительные вторичные обмотки: управляющую обмотку и сигнальную обмотку для контроля напряжения смещения нейтрали, при этом один вывод основной обмотки подключен к нейтрали сети, а второй заземлен, кроме того, устройство содержит первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к одному из выводов управляющей обмотки, новым является то, что дополнительно введены первая и вторая последовательные RC-цепи, кроме того, выводы сигнальной обмотки для контроля напряжения смещения нейтрали соединены с входом блока управления, а управляемый коммутатор подключен к выходу блока управления первым и вторым управляющими входами, при этом неподвижные контакты первой и второй коммутирующих групп управляемого коммутатора подключены к свободному выводу управляющей обмотки, а замыкающие контакты первой и второй коммутирующих групп подключены соответственно к вторым выводам первого и второго резисторов, кроме того, параллельно каждой коммутирующей группе управляемого коммутатора подключены соответственно первая и вторая последовательные RC-цепи. Кроме того, блок управления содержит контроллер и аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом блока управления, а выход соединен с информационным входом контроллера, выход которого является выходом блока управления. При этом управляемый коммутатор содержит первый и второй электронные ключи с опторазвязкой, входы которых являются соответственно первым и вторым управляемыми входами коммутатора, кроме того, коммутирующие контакты первого и второго ключей являются соответственно первой и второй коммутирующими группами управляемого коммутатора.The essence of the claimed device that implements the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with neutral grounded through an arcing reactor is that in the claimed device containing a control unit connected to the output of the control unit, a controlled switch, a plunger arcing reactor containing the main winding, and two additional secondary windings: a control winding and a signal winding for monitoring the neutral bias voltage whether, in this case, one terminal of the main winding is connected to the neutral of the network, and the second is grounded, in addition, the device contains the first and second resistors, the first terminals of which are interconnected and connected to one of the terminals of the control winding, the new one is that the first and the second serial RC-circuit, in addition, the conclusions of the signal winding for monitoring the neutral bias voltage are connected to the input of the control unit, and the managed switch is connected to the output of the control unit of the first and second control inputs and, while the fixed contacts of the first and second switching groups of the managed switch are connected to the free terminal of the control winding, and the making contacts of the first and second switching groups are connected respectively to the second terminals of the first and second resistors, in addition, the first parallel to each switching group of the managed switch and second consecutive RC circuits. In addition, the control unit contains a controller and an analog-to-digital converter, the input of which is the input of the control unit, and the output is connected to the information input of the controller, the output of which is the output of the control unit. Moreover, the managed switch contains the first and second electronic keys with opto-isolation, the inputs of which are the first and second controlled inputs of the switch, respectively, in addition, the switching contacts of the first and second keys are the first and second switching groups of the managed switch, respectively.
Технический результат достигается следующим образом. Совокупность существенных признаков формулы изобретения, а именно «Устройство…, содержащее блок управления, подключенный к выходу блока управления управляемый коммутатор, плунжерный дугогасящий реактор, содержащий основную обмотку, и две дополнительные вторичные обмотки: управляющую обмотку и сигнальную обмотку для контроля напряжения смещения нейтрали, при этом один конец основной обмотки подключен к нейтрали сети, а второй заземлен, кроме того, устройство содержит первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к одному из выводов управляющей обмотки,…» - обеспечивает работоспособность заявленного устройства, а следовательно, эти признаки обеспечивают достижение заявленного технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.The technical result is achieved as follows. The set of essential features of the claims, namely, “A device ... containing a control unit, a controlled switch connected to the output of the control unit, a plunger arcing reactor containing the main winding, and two additional secondary windings: a control winding and a signal winding for monitoring the neutral bias voltage, this one end of the main winding is connected to the neutral of the network, and the second is grounded, in addition, the device contains the first and second resistors, the first conclusions of which are connected between battle and connected to one of the conclusions of the control winding, ... "- ensures the operability of the claimed device, and therefore, these signs ensure the achievement of the claimed technical result, which consists in increasing the efficiency, selectivity, reliability of operation of network protections and improving the safety against electric shock to earth.
При возникновении ОЗЗ кратковременно, на время, достаточное для срабатывания сетевых защит от ОЗЗ, подключают резистор параллельно управляющей вторичной обмотке ДГР. В результате, через место повреждения начинает протекать дополнительный активный ток, увеличивающий значение активного тока в месте повреждения при ОЗЗ и способствующий надежному срабатыванию сетевой защиты при металлическом замыкании или, при дуговом перемежающемся пробое, способствующий переходу дугового перемежающегося пробоя в установившееся замыкание и формирующий необходимые условия для повышения селективности, надежного и оперативного срабатывания сетевых защит: простых токовых защит и защит терминалов присоединения.If an SCR occurs, briefly, for a time sufficient to operate the network protections against the SCR, a resistor is connected in parallel with the secondary secondary winding of the GDR. As a result, an additional active current begins to flow through the fault location, increasing the value of the active current at the fault location during fault protection and contributing to the reliable operation of the network protection during a metal circuit or, in an alternating arc breakdown, which contributes to the transition of an alternating arc breakdown into a steady circuit and forming the necessary conditions for increase selectivity, reliable and quick response of network protections: simple current protections and protection of connection terminals.
Благодаря тому, что выводы обмотки контроля напряжения смещения нейтрали соединены с входом блока управления, блок управления формирует управляющий сигнал для подключения соответствующего резистора или комбинации резисторов параллельно управляющей обмотке ДГР, в зависимости от величины напряжения смещения нейтрали. Наличие в блоке управления аналого-цифрового преобразователя обеспечивает преобразование амплитуды напряжения смещения нейтрали в цифровой код и передачу цифровой информации о величине напряжения смещения нейтрали на вход контроллера блока управления. Контроллер работает в соответствии с заложенной в него программой: поскольку при ОЗЗ напряжение смещения нейтрали носит нестабильный характер, то контроллер рассчитывает среднедействующее значение напряжения смещения нейтрали, анализирует его величину и, в соответствии с полученным результатом, формирует управляющие сигналы на первом и втором входах управляемого коммутатора.Due to the fact that the conclusions of the neutral bias voltage control winding are connected to the input of the control unit, the control unit generates a control signal for connecting the corresponding resistor or combination of resistors in parallel to the control winding of the GDR, depending on the magnitude of the neutral bias voltage. The presence in the control unit of an analog-to-digital converter provides the conversion of the amplitude of the neutral bias voltage into a digital code and the transmission of digital information about the value of the neutral bias voltage to the input of the controller of the control unit. The controller works in accordance with the program laid down in it: since the neutral bias voltage is unstable in the case of OZZ, the controller calculates the average effective value of the neutral bias voltage, analyzes its value and, in accordance with the result, generates control signals at the first and second inputs of the managed switch .
Выбор напряжения смещения нейтрали в качестве контролируемого позволяет по величине его среднедействующего значения оценить величину активного тока в месте повреждения при ОЗЗ и принять решение о величине подключаемого управляемого резистора, исходя из требований максимального допустимого тока ОЗЗ в сети данного класса напряжения. При этом, поскольку неподвижные контакты первой и второй коммутирующих групп управляемого коммутатора подключены к свободному выводу управляющей обмотки, а замыкающие контакты первой и второй коммутирующих групп подключены соответственно к вторым выводам первого и второго резисторов, то, в зависимости от величины среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали, выполняются три варианта подключения резисторов: первого или второго, или параллельное соединение первого и второго резисторов.The choice of the neutral bias voltage as the controlled one allows us to estimate the value of the active current at the fault location during the fault protection by the value of its average operating value and decide on the size of the connected controlled resistor based on the requirements of the maximum allowable voltage of the fault in the network of this voltage class. Moreover, since the fixed contacts of the first and second switching groups of the managed switch are connected to the free terminal of the control winding, and the closing contacts of the first and second switching groups are connected respectively to the second terminals of the first and second resistors, depending on the value of the average effective value of the neutral bias voltage, There are three options for connecting resistors: the first or second, or parallel connection of the first and second resistors.
Опытным путем авторами получены диапазоны значений напряжения смещения нейтрали, характерных для ОЗЗ, и соответствующие им величины сопротивлений резисторов, подключаемых параллельно управляющей обмотке ДГР при ОЗЗ, которые в совокупности формируют необходимые условия для надежного и оперативного срабатывания простых токовых защит и защит терминалов присоединения и повышают их селективность. При этом значение суммарного активного тока при ОЗЗ в месте повреждения, необходимое для срабатывании защиты, гарантированно не превышает максимально допустимое, что повышает как надежность срабатывания защит, так и повышает безопасность от поражения током замыкания на землю.Empirically, the authors obtained the ranges of neutral bias voltage values characteristic of the SCR, and the corresponding resistor values of the resistors connected in parallel to the control winding of the GDR in the SCR, which together form the necessary conditions for reliable and efficient operation of simple current protections and protection of the connection terminals and increase them selectivity. At the same time, the value of the total active current at the fault location at the fault location necessary for the protection to operate does not guarantee that it exceeds the maximum allowable value, which increases both the reliability of the operation of the protection and increases the safety against electric shock by earth faults.
Были получены следующие диапазоны среднедействующих значений напряжения смещения нейтрали, характерные для ОЗЗ: величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали превышает 50% от ее номинального значения; величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали находится в пределах от 33 до 50% от ее номинального значения; величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали ниже 33%, но больше или равна 30% от номинального значения.The following ranges of the mean effective values of the neutral bias voltage characteristic of the OZZ were obtained: the value of the average effective value of the neutral bias voltage exceeds 50% of its nominal value; the value of the average value of the neutral bias voltage is in the range from 33 to 50% of its nominal value; the value of the average value of the neutral bias voltage is lower than 33%, but greater than or equal to 30% of the nominal value.
При этом величине среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали, превышающей 50% от ее номинального значения, соответствует величина сопротивления первого резистора, удовлетворяющая условию получения величины суммарного активного тока в месте ОЗЗ, равной максимально допустимой величине активного тока для данной сети при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ. Диапазону значений величины среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали от 33 до 50% от ее номинального значения соответствует величина сопротивления второго резистора, которая составляет половину от величины сопротивления первого резистора. Диапазону значений величины среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали ниже 33%, но больше или равно 30% от номинального значения соответствует резистор, величина сопротивления которого составляет одну треть от величины сопротивления первого резистора.With this value of the average effective value of the neutral bias voltage exceeding 50% of its nominal value, there corresponds the resistance value of the first resistor, which satisfies the condition for obtaining the total active current in the OZZ area, which is equal to the maximum allowable value of the active current for a given network with a small earth fault with a small resistance at the OZZ site. The range of values of the mean effective value of the neutral bias voltage from 33 to 50% of its nominal value corresponds to the resistance value of the second resistor, which is half the resistance value of the first resistor. The range of values of the mean effective value of the neutral bias voltage is lower than 33%, but greater than or equal to 30% of the nominal value, corresponds to a resistor whose resistance value is one third of the resistance value of the first resistor.
Таким образом, максимальное значение первого резистора, подключаемого параллельно управляющей обмотке ДГР, а следовательно, и второго резистора в заявленном устройстве является вполне определенной величиной, вытекающей из условия создания суммарного активного максимально допустимого для данной сети величины тока ОЗЗ при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ.Thus, the maximum value of the first resistor connected in parallel to the control winding of the GDR, and therefore the second resistor in the claimed device, is a well-defined value, which follows from the condition for creating the total active maximum permissible value for this network of the OZZ current with a metal earth fault with low resistance in the place of OZZ.
При подключении соответствующего резистора через место повреждения при ОЗЗ протекает дополнительный активный ток, увеличивающий значение активного тока в месте повреждения при ОЗЗ до величины, близкой к максимально допустимой при ОЗЗ. При этом значение тока при ОЗЗ в месте повреждения, необходимое для срабатывании защиты, гарантированно не превышает максимально допустимое, что, с одной стороны, повышает селективность защит и надежность их срабатывания, а с другой стороны, сохраняются требования безопасности при эксплуатации электрических сетей. В результате, заявленное устройство формирует необходимые условия для надежного и оперативного срабатывания простых токовых защит и защит терминалов присоединения, а также обеспечивает повышение безопасности от поражения током замыкания на землю.When the corresponding resistor is connected, an additional active current flows through the damage site during the fault, increasing the value of the active current at the damage site during the fault, up to a value close to the maximum allowable during the fault. At the same time, the current value at the fault location at the place of damage necessary for the protection to operate does not guarantee that it exceeds the maximum permissible, which, on the one hand, increases the selectivity of the protection and the reliability of their operation, and on the other hand, safety requirements are maintained during operation of electrical networks. As a result, the claimed device forms the necessary conditions for reliable and efficient operation of simple current protections and protection of the connection terminals, and also provides increased security against electric shock to earth.
Таким образом, заявленное устройство позволяет, используя только два резистора для параллельного подключения к управляющей обмотке, а именно их поочередное подключение или параллельное соединение, формировать необходимые условия для надежного и оперативного срабатывания простых токовых защит и защит терминалов присоединения в диапазоне среднедействующих значений напряжения смещения нейтрали, характерных для ОЗЗ. В результате исключается необходимость пошагового подбора резисторов для оптимизации величины добавочного активного тока для надежного срабатывания сетевых защит, что повышает оперативность как самого устройства, так и селективность и оперативность срабатывания сетевых защит.Thus, the claimed device allows, using only two resistors for parallel connection to the control winding, namely, their alternate connection or parallel connection, to form the necessary conditions for reliable and efficient operation of simple current protections and protection of the connection terminals in the range of average operating values of the neutral bias voltage, characteristic for OZZ. As a result, the need for step-by-step selection of resistors to optimize the value of the additional active current for reliable operation of network protections is eliminated, which increases the efficiency of both the device itself and the selectivity and efficiency of operation of network protections.
Кроме того, благодаря тому, что управляемый коммутатор содержит первый и второй семисторные ключи с опторазвязкой, входы которых являются соответственно первым и вторым управляемыми входами коммутатора, кроме того, коммутирующие контакты первого и второго ключей являются соответственно первой и второй коммутирующими группами управляемого коммутатора, в заявленном устройстве использовано минимальное количество переключающих элементов, а именно всего две коммутирующие группы управляемого коммутатора, что повышает надежность заявленного устройства, а следовательно, повышает надежность срабатывания сетевых защит. Опторазвязка исключает влияние на работу электронных ключей как внешних цепей, так и их взаимное влияние друг на друга, что также повышает надежность работы устройства, а следовательно, и обеспечивает достижение заявленного технического результата.In addition, due to the fact that the managed switch contains the first and second seven-core keys with opto-isolation, the inputs of which are the first and second controlled inputs of the switch, in addition, the switching contacts of the first and second keys are the first and second switching groups of the managed switch, respectively, in the claimed the device uses the minimum number of switching elements, namely, only two switching groups of the managed switch, which increases the reliability of the application Nogo device, and hence improves the reliability of network protection switching. Opto-isolation eliminates the impact on the operation of electronic keys of both external circuits, and their mutual influence on each other, which also increases the reliability of the device, and therefore, ensures the achievement of the claimed technical result.
Как было показано выше, при каждом отключении резистора, в момент его отключения, в управляющей вторичной обмотке ДГР возникает перенапряжение, которой может привести к ее повреждению. Это обусловлено тем, что в этот момент между размыкаемыми контактами коммутатора кратковременно возникает электрическая дуга, при гашении которой возникает обрыв тока, что приводит к броску напряжения в управляющей вторичной обмотке ДГР. Значительное сокращение количества переключающих элементов снижает вероятность выхода из строя управляющей обмотки, по сравнению с прототипом, что повышает надежность заявленного устройства. Однако наличие переключающих элементов, а также то, что отключения резистора имеют повторяющийся характер, ухудшает условия работы управляющей обмотки ДГР, что может привести к выходу ее из строя. Для облегчения режима работы управляющей обмотки ДГР в заявленное устройство дополнительно введены первая и вторая последовательные RC-цепи, которые подключены параллельно каждой коммутирующей группе управляемого коммутатора. В результате, в момент отключения резистора элементы RC-цепи шунтируют размыкающиеся контакты и конденсатор цепи мгновенно заряжается, ограничивая величину перенапряжения в управляющей обмотке ДГР до допустимой величины.As shown above, with each disconnection of the resistor, at the time of its disconnection, an overvoltage occurs in the control secondary winding of the GDR, which can lead to its damage. This is due to the fact that at this moment between the disconnected contacts of the switch, an electric arc arises for a short time, during which the current is cut off, which leads to a voltage surge in the control secondary winding of the GDR. A significant reduction in the number of switching elements reduces the likelihood of failure of the control winding, compared with the prototype, which increases the reliability of the claimed device. However, the presence of switching elements, as well as the fact that the disconnection of the resistor is repeated, worsens the working conditions of the control winding of the GDR, which can lead to its failure. To facilitate the operating mode of the control winding of the GDR, the first and second serial RC circuits are added to the claimed device, which are connected in parallel to each switching group of the managed switch. As a result, at the moment of disconnecting the resistor, the elements of the RC circuit shunt open the contacts and the capacitor of the circuit instantly charges, limiting the amount of overvoltage in the control winding of the GDR to an acceptable value.
Широко известно использование RC-цепи для шунтирования размыкающихся контактов коммутирующих групп с целью предотвращения их подгорания. Однако в заявленном устройстве подключение RC-цепи параллельно к размыкающимся контактам коммутирующих групп управляемого коммутатора решает задачу снижения перенапряжения в управляющей обмотке ДГР, что обуславливает выбор параметров RC-цепи из условия ограничения величины перенапряжения в управляющей обмотке ДГР при размыкании контакта. Эти требования к параметрам RC-цепи более жесткие, по сравнению с требованиями для предотвращения подгорания контактов. В результате, в заявленном устройстве подключение RC-цепи параллельно к контактам коммутирующих групп управляемого коммутатора в момент их размыкания решает одновременно и задачу предотвращения подгорания контактов коммутирующих групп. Это также повышает надежность заявленного устройства, а следовательно, обеспечивает достижение заявленного технического результата.It is widely known to use an RC circuit to bypass open contacts of switching groups in order to prevent them from burning. However, in the claimed device, connecting the RC circuit in parallel to the open contacts of the switching groups of the managed switch solves the problem of reducing overvoltage in the control winding of the GDR, which determines the choice of parameters of the RC circuit from the condition of limiting the amount of overvoltage in the control winding of the GDR when the contact is opened. These requirements for RC circuit parameters are more stringent than those for preventing contact burnout. As a result, in the claimed device, connecting the RC circuit in parallel to the contacts of the switching groups of the managed switch at the moment of their opening solves simultaneously the problem of preventing burning of the contacts of the switching groups. This also increases the reliability of the claimed device, and therefore, ensures the achievement of the claimed technical result.
При этом, как показал опыт, в штатном режиме RC-цепи не влияют на работу ДГР, так как дополнительный ток в основной обмотке ДГР при ОЗЗ составляет примерно 1 А.At the same time, experience has shown that in normal mode RC circuits do not affect the operation of the GDR, since the additional current in the main winding of the GDR in the SCR is approximately 1 A.
Таким образом, введение в заявленное устройство первой и второй последовательных RC-цепей, которые подключены параллельно каждой коммутирующей группе управляемого коммутатора, повышает надежность работы заявленного устройства, а следовательно, обеспечивает достижение заявленного технического результата.Thus, the introduction into the claimed device of the first and second serial RC circuits that are connected in parallel to each switching group of the managed switch increases the reliability of the claimed device, and therefore ensures the achievement of the claimed technical result.
Из вышеизложенного следует, что заявленное устройство, осуществляющее заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.From the above it follows that the claimed device that implements the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arc suppression reactor, when implemented, ensures the achievement of a technical result consisting in increasing the efficiency, selectivity, reliability of operation of network protections and increasing safety against electric shock to earth.
На фигуре изображено устройство для увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, осуществляющее заявленный способ.The figure shows a device for increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral, grounded through an arcing reactor, implementing the inventive method.
Заявленное устройство для увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, содержит блок управления 1, подключенный к выходу блока управления 1 управляемый коммутатор 2, плунжерный дугогасящий реактор 3, содержащий основную обмотку 4, и две дополнительные вторичные обмотки: управляющую обмотку 5 и сигнальную обмотку 6 для контроля напряжения смещения нейтрали. Один вывод основной обмотки 4 подключен к нейтрали сети, а второй заземлен. Выводы сигнальной обмотки 6 для контроля напряжения смещения нейтрали соединены с входом блока управления 1. Кроме того, устройство содержит первый 7 и второй 8 резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к одному из выводов управляющей обмотки 5, а к свободному выводу обмотки 5 подключены неподвижные контакты первой 9 и второй 10 коммутирующих групп управляемого коммутатора 2. Замыкающие контакты первой 9 и второй 10 коммутирующих групп подключены соответственно к вторым выводам первого 7 и второго 8 резисторов. Параллельно каждой коммутирующей группе 9, 10 управляемого коммутатора 2 подключены соответственно первая 11 и вторая 12 последовательные RC-цепи.The claimed device for increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arcing reactor contains a control unit 1 connected to the output of the control unit 1 controlled switch 2, a plunger arcing reactor 3 containing the main winding 4, and two additional secondary windings: control winding 5 and signal winding 6 for monitoring the neutral bias voltage. One output of the main winding 4 is connected to the neutral of the network, and the second is grounded. The findings of the signal winding 6 for monitoring the neutral bias voltage are connected to the input of the control unit 1. In addition, the device contains first 7 and second 8 resistors, the first conclusions of which are interconnected and connected to one of the terminals of the control winding 5, and to the free terminal of the winding 5 fixed contacts of the first 9 and second 10 switching groups of the managed switch 2 are connected. The closing contacts of the first 9 and second 10 switching groups are connected respectively to the second terminals of the first 7 and second 8 resistors. In parallel with each switching group 9, 10 of the managed switch 2, the first 11 and second 12 consecutive RC circuits are connected.
Блок управления 1 содержит контроллер 13 и аналого-цифровой преобразователь 14 (АЦП), вход которого является входом блока управления 1, а выход соединен с информационным входом контроллера 13, выход которого является выходом блока управления 1.The control unit 1 contains a controller 13 and an analog-to-digital converter 14 (ADC), the input of which is the input of the control unit 1, and the output is connected to the information input of the controller 13, the output of which is the output of the control unit 1.
Управляемый коммутатор 2 содержит первый 15 и второй 16 электронные ключи с опторазвязкой, входы которых являются соответственно первым 17 и вторым 18 управляемыми входами коммутатора 2. Кроме того, коммутирующие контакты первого 15 и второго 16 ключей являются соответственно первой 9 и второй 10 коммутирующими группами управляемого коммутатора 2.Managed switch 2 contains the first 15 and second 16 optocoupled electronic keys, the inputs of which are respectively the first 17 and second 18 controlled inputs of switch 2. In addition, the switching contacts of the first 15 and second 16 keys are the first 9 and second 10 switching groups of the managed switch 2.
Заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, реализуют следующим образом.The claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arcing reactor is implemented as follows.
При возникновении ОЗЗ отсчитывают заданный интервал времени с момента обнаружения ОЗЗ, по истечение которого проверяют наличие ОЗЗ, контролируя среднедействующее значение напряжения смещения нейтрали. В случае его подтверждения (величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали больше или равна 30%) выполняют кратковременное подключение резистора параллельно дополнительной управляющей вторичной обмотке дугогасящего реактора на время, достаточное для срабатывания защит от ОЗЗ. При этом при первом подключении величину сопротивления резистора выбирают из условия получения величины суммарного активного тока в месте ОЗЗ, равной максимально допустимой величине для данной сети при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ. По истечении времени, необходимого для отстройки от переходных процессов, определяют величину среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали. Если ее значение меньше 30% от номинального значения для данной сети, то ОЗЗ считают ликвидированным; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали выше 50% от ее номинального значения, то повторяют первый вариант кратковременного подключения резистора; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали находится в пределах от 33 до 50% от ее номинального значения, то кратковременно подключают резистор, величина сопротивления которого составляет половину от величины сопротивления резистора, подключаемого в первый раз; если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали ниже 33%, но больше или равна 30% от номинального значения, то кратковременно подключают резистор, величина сопротивления которого составляет одну треть от величины сопротивления резистора, подключаемого в первый раз. Если после отключения резистора ОЗЗ не исчезло, то вышеописанные операции повторяют.When an SCR occurs, the specified time interval is counted from the moment of detection of the SCR, after which the presence of the SCR is checked by monitoring the average effective value of the neutral bias voltage. In the case of its confirmation (the value of the average effective value of the neutral bias voltage is greater than or equal to 30%), a short-term connection of the resistor is performed in parallel with the additional control secondary winding of the arcing reactor for a time sufficient for the operation of the protection against OZZ. In this case, at the first connection, the resistance value of the resistor is selected from the condition of obtaining the total active current at the OZZ location, which is equal to the maximum allowable value for this network with a metal earth fault with a small resistance at the OZZ location. After the time required for the detuning from transients, the value of the average effective value of the neutral bias voltage is determined. If its value is less than 30% of the nominal value for this network, then OZZ is considered eliminated; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is higher than 50% of its nominal value, then the first variant of the short-term connection of the resistor is repeated; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is in the range from 33 to 50% of its nominal value, then a resistor is connected briefly, the resistance value of which is half the value of the resistance of the resistor connected for the first time; if the value of the average effective value of the neutral bias voltage is lower than 33%, but greater than or equal to 30% of the nominal value, then a resistor is connected for a short time, the resistance value of which is one third of the resistance value of the resistor that is connected for the first time. If after disconnecting the resistor the OZZ does not disappear, then the above operations are repeated.
Кроме того, при каждом отключении резистора осуществляют защиту управляющей вторичной обмотки дугогасящего реактора от перенапряжений, возникающих в момент отключения резистора, путем ее шунтирования конденсатором с величиной емкости, обеспечивающей ограничение перенапряжений.In addition, at each disconnection of the resistor, the control secondary winding of the arcing reactor is protected from overvoltages arising at the time of disconnection of the resistor by shunting it with a capacitor with a capacitance value that ensures overvoltage limitation.
Устройство, реализующее заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, работает следующим образом.A device that implements the claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electrical networks with a neutral grounded through an arcing reactor operates as follows.
Контроллер 13 работает в масштабе реального времени в соответствии с заложенной в него программой: поскольку при ОЗЗ напряжение смещения нейтрали носит нестабильный характер, то контроллер рассчитывает среднедействующее значение напряжения смещения нейтрали, анализирует его величину и, в соответствии с полученным результатом, формирует управляющие сигналы на первом 17 и втором 18 входах управляемого коммутатора 2. Часы реального времени входят в состав контроллера.The controller 13 operates in real time in accordance with the program laid down in it: since the neutral bias voltage is unstable during OZZ, the controller calculates the average effective value of the neutral bias voltage, analyzes its value and, in accordance with the result, generates control signals at the first 17 and the second 18 inputs of the managed switch 2. The real-time clock is part of the controller.
Контроллер 13 блока управления 1 постоянно, каждые 0,5 с, измеряет напряжение смещения нейтрали, поступающее на блок 1 с выхода сигнальной обмотки 6 и преобразованное в цифровой код АЦП 14, и рассчитывает его среднедействующее значение. При обнаружении ОЗЗ (среднедействующее значение напряжения смещения нейтрали больше или равно 30% от номинального значения) контроллер задает выдержку времени, необходимую для самоустранения ОЗЗ: от 0,5 до 2 с. Поскольку в штатном режиме ДГР 3 настроен в резонанс с емкостью сети, то это обеспечивает ограничение перенапряжений при возникновении ОЗЗ, а также бестоковую паузу, способствующую самопогасанию дуги после единичного замыкания на землю. По окончании времени выдержки контроллер 13 вновь измеряет напряжение смещения нейтрали и рассчитывает его среднедействующее значение. При неустранении замыкания контроллер 13 выдает на первый вход 17 управляемого коммутатора 2 сигнал, по которому срабатывает ключ 15 и замыкаются контакты первой 9 коммутирующей группы и кратковременно подключают параллельно управляющей 5 обмотке ДГР 3 первый 7 резистор с наибольшей величиной сопротивления. При этом через место повреждения начинает протекать суммарный активный ток ОЗЗ (активный ток, обусловленный возникновением ОЗЗ, и добавочный ток, сформированный в результате подключения резистора 7), который способствует переходу дугового перемежающегося пробоя в установившееся замыкание и инициирует надежное срабатывание сетевых защит, формируя, тем самым, необходимые условия для срабатывания простых токовых защит и защит терминалов присоединений.The controller 13 of the control unit 1 constantly, every 0.5 s, measures the neutral bias voltage supplied to the block 1 from the output of the signal winding 6 and converted to the digital code of the ADC 14, and calculates its average value. When an OZZ is detected (the average effective value of the neutral bias voltage is greater than or equal to 30% of the nominal value), the controller sets the time delay necessary for self-elimination of the OZZ: from 0.5 to 2 s. Since in normal mode, GDR 3 is tuned in resonance with the network capacity, this ensures the limitation of overvoltages when an SCR occurs, as well as a dead time pause, which contributes to self-quenching of the arc after a single earth fault. At the end of the holding time, the controller 13 again measures the neutral bias voltage and calculates its average effective value. If the circuit is not fixed, the controller 13 gives a signal to the first input 17 of the managed switch 2, through which the key 15 is activated and the contacts of the first 9 switching group are closed and briefly connect the first 7 resistor with the highest resistance in parallel to the control 5 of the DGR 3 winding. In this case, the total active current of the OZZ (active current due to the occurrence of the OZZ and the additional current generated as a result of connecting the resistor 7) starts to flow through the damage site, which contributes to the transition of the alternating arc breakdown into a steady circuit and initiates reliable operation of the network protections, forming, thereby thereby, the necessary conditions for the operation of simple current protection and protection of connection terminals.
По истечении времени, необходимого для отстройки от переходных процессов, контроллер 13 вновь измеряет напряжение смещения нейтрали и рассчитывает его среднедействующее значение. Измерение напряжения смещения выполняется при подключенных резисторах. При этом расчет и оценка величины среднедействующего значения напряжения смещения и принятие по результатам решения выполняются каждые 0,5 с в течение времени, необходимого для срабатывания защиты. Если его значение меньше 30% от номинального значения для данной сети, то ОЗЗ считают ликвидированным. При неустранении замыкания в течение времени, необходимого для срабатывания защиты, и при среднедействующем значении напряжения смещения нейтрали больше 50%, контроллер 13 выдает на первый вход 17 управляемого коммутатора управляющий сигнал, по которому первый ключ 15 сохраняет свое состояние и контакты первой 9 коммутирующей группы остаются замкнутыми, подключая параллельно управляющей 5 обмотке ДГР 3 первый 7 резистор с наибольшей величиной сопротивления. По истечение времени, необходимого для отстройки от переходных процессов, контроллер 13 вновь измеряет напряжение смещения нейтрали и рассчитывает его среднедействующее значение. Если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали меньше 30% от номинального значения для данной сети, то ОЗЗ считают ликвидированным.After the time required for the detuning from transients, the controller 13 again measures the neutral bias voltage and calculates its average value. Bias voltage measurement is performed with resistors connected. In this case, the calculation and estimation of the value of the mean effective value of the bias voltage and the adoption of the decision results are performed every 0.5 s for the time necessary for the protection to operate. If its value is less than 30% of the nominal value for this network, then OZZ is considered eliminated. If the short circuit is not eliminated during the time necessary for the protection to operate, and when the neutral neutral bias voltage is more than 50%, the controller 13 provides a control signal to the first input 17 of the managed switch, according to which the first key 15 retains its state and the contacts of the first 9 switching group remain closed, connecting in parallel to the control 5 winding of the GDR 3 first 7 resistor with the highest resistance value. After the time required for the detuning from transients, the controller 13 again measures the neutral bias voltage and calculates its average value. If the value of the average effective value of the neutral bias voltage is less than 30% of the nominal value for this network, then the OZZ is considered eliminated.
Если величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали находится в пределах от 33 до 50% от ее номинального значения, то контроллер 13 формирует на втором входе управляющего коммутатора 2 сигнал, по которому первый ключ 15 отключается, а второй ключ 16 срабатывает и замыкает вторую 10 коммутирующую группу, контакты которой замыкаются и параллельно управляющей 5 обмотке ДГР 3 кратковременно подключают второй резистор 8, величина сопротивления которого составляет половину от величины сопротивления первого резистора 7, подключаемого в первый раз.If the value of the average effective value of the neutral bias voltage is in the range from 33 to 50% of its nominal value, then the controller 13 generates a signal at the second input of the control switch 2, by which the first key 15 is turned off, and the second key 16 is activated and closes the second 10 switching group , the contacts of which are closed and parallel to the control 5 winding of the AGR 3, briefly connect a second resistor 8, the resistance value of which is half the resistance value of the first resistor 7, connect wow for the first time.
Если результаты расчетов контроллера 13 показали, что короткое замыкание не ликвидировано и величина среднедействующего значения напряжения смещения нейтрали ниже 33%, но больше или равна 30% от номинального значения, то контроллер 13 формирует на первом 17 и втором 18 входах управляемого коммутатора 2 сигнал, по которому срабатывают одновременно первый 15 и второй 16 ключи, при этом одновременно замыкаются первая 9 и вторая 10 коммутирующие группы управляемого коммутатора 2 и своими контактами соединяют параллельно резисторы первый 7 и второй 8 и кратковременно, на время, достаточное для срабатывания защит, подключают их параллельно управляющей 5 обмотке ДГР 3. При этом величина подключенного сопротивления составляет одну треть от величины сопротивления первого резистора 7, подключаемого в первый раз.If the results of the calculations of the controller 13 showed that the short circuit is not eliminated and the value of the average effective value of the neutral bias voltage is lower than 33%, but greater than or equal to 30% of the nominal value, then the controller 13 generates a signal at the first 17 and second 18 inputs of the managed switch 2, to which the first 15 and second 16 keys are triggered simultaneously, while the first 9 and second 10 switching groups of the managed switch 2 are simultaneously closed and their first 7 and second 8 and resistors are connected in parallel with their contacts Tap for a time sufficient to trigger the protection, connected in parallel control winding 5 DGR 3. The value of the connected resistance is one third of the resistance value of the first resistor 7, connected for the first time.
По истечении времени, необходимого для отстройки от переходных процессов, контроллер 13 вновь через каждые 0,5 с измеряет напряжение смещения нейтрали и рассчитывает его среднедействующее значение. Если по истечении времени, достаточного для срабатывания защит, последние результаты расчетов контроллера 13 показали, что ОЗЗ не исчезло, то контроллер 13 по прошествии 5 секунд с самого начала устранения замыкания полностью отключает все резисторы и формирует для управляемого коммутатора 2 команды для повторения вышеописанных операций.After the time required for the detuning from transients, the controller 13 again every 0.5 s measures the bias voltage of the neutral and calculates its average value. If after enough time for the protection to operate, the latest results of the controller 13 calculations showed that the OZZ has not disappeared, then the controller 13, after 5 seconds from the very beginning of the fault elimination, completely disconnects all the resistors and generates 2 commands for the managed switch to repeat the above operations.
При этом значение активного тока при ОЗЗ в поврежденном присоединении может составлять максимальное: 20 А в сети 10 кВ и 30 А в сети 6 кВ. Однако в заявленных способе и устройстве максимальное и последующие значения сопротивления резистора подключаемого к управляющей 5 обмотке ДГР 3 являются вполне определенной величиной. Это определяется тем, что при первом подключении величину сопротивления резистора 7 выбирают из условия получения величины суммарного активного тока в месте ОЗЗ, равной максимально допустимой величине для данной сети при металлическом замыкании на землю с малым сопротивлением в месте ОЗЗ, а для последующих подключений величины сопротивлений резисторов 8 и их параллельного соединения непосредственно соответствуют измененным среднедействующим значениям напряжения смещения нейтрали и величина их сопротивления составляет часть от величины сопротивления первого резистора. В результате, предлагаемый выбор максимального и последующих значений сопротивлений подключаемого резистора гарантированно исключает возможность превышения максимально допустимых значений активного тока при ОЗЗ в поврежденном присоединении, обеспечивает возможность срабатывания защиты при активных токах в месте повреждения, близких по значению к максимально допустимым, но гарантированно не превышающих их. В результате, после подключения управляемого резистора не требуется дополнительного контроля наличия превышения суммарным активным током максимально допустимого значения. Это обеспечивает высокую селективность и надежное срабатывание сетевых защит, одновременно обеспечивая повышение безопасности от поражения током замыкания на землю.In this case, the value of the active current during the fault in a damaged connection can be maximum: 20 A in a 10 kV network and 30 A in a 6 kV network. However, in the claimed method and device, the maximum and subsequent resistance values of the resistor connected to the control 5 winding of the GDR 3 are quite a certain value. This is determined by the fact that at the first connection, the resistance value of the resistor 7 is selected from the condition of obtaining the total active current at the OZZ location, equal to the maximum allowable value for this network with a metal fault on the earth with a low resistance at the OZZ place, and for subsequent connections, the resistor resistances 8 and their parallel connection directly correspond to the changed average operating values of the neutral bias voltage and the magnitude of their resistance is part of resistance values of the first resistor. As a result, the proposed choice of the maximum and subsequent values of the resistors of the connected resistor with guaranteed excludes the possibility of exceeding the maximum permissible values of the active current during the fault in the damaged connection, provides the possibility of tripping protection at active currents in the place of damage, close in value to the maximum allowable, but guaranteed not to exceed them . As a result, after connecting a controlled resistor, additional monitoring of the presence of the total active current exceeding the maximum permissible value is not required. This provides high selectivity and reliable operation of network protections, while at the same time providing increased safety against electric shock by earth faults.
В заявленных способе и устройстве подключаемый резистор формирует требуемый суммарный активный ток в месте повреждения при ОЗЗ для диапазона значений напряжения смещения нейтрали, которые являются характерными для ОЗЗ. Возможность использования заданного интервала значений напряжения смещения нейтрали для принятия решения о выборе номинала подключаемого резистора исключает необходимость пошагового подбора номинала резистора, что обеспечивает достижение заявленного технического результата, заключающегося в повышении оперативности, селективности, надежности срабатывания сетевых защит и повышении безопасности от поражения током замыкания на землю.In the claimed method and device, a plug-in resistor generates the required total active current at the fault location in the SCR for a range of neutral bias voltage values that are characteristic of the SCR. The ability to use a specified range of neutral bias voltage values for making a decision on choosing the rating of the connected resistor eliminates the need for step-by-step selection of the resistor value, which ensures the achievement of the claimed technical result, which consists in increasing the efficiency, selectivity, reliability of operation of network protections and increasing the safety against electric shock to earth .
Кроме того, в заявленном устройстве, осуществляющем заявленный способ, предусмотрена защита управляющей обмотки ДГР 3 от перенапряжений, возникающих при отключении резистора, т.е. при размыкании контактов коммутирующих групп 8, 9 управляемого коммутатора 2. Для этого параллельно каждой коммутирующей группе 8, 9 управляемого коммутатора 2 подключены первая 11 и вторая 12 последовательные RC-цепи соответственно. Параметры RC-цепи 11, 12 выбирают из условия ограничения величины перенапряжения в управляющей 5 обмотке ДГР 3 при размыкании контактов коммутирующих групп 8, 9 управляемого коммутатора 2. В момент размыкания контактов, в момент отключения резистора, между размыкаемыми контактами коммутирующих групп управляемого коммутатора кратковременно возникает электрическая дуга, при гашении которой возникает обрыв тока, что приводит к броску напряжения в управляющей 5 вторичной обмотке ДГР 3. Элементы RC-цепей 11, 12 шунтируют размыкающиеся контакты коммутирующих групп 9, 10 управляемого коммутатора 2 при каждом отключении резисторов 7, 8, оставаясь подключенными при этом параллельно управляющей обмотке ДГР и ограничивая величину перенапряжения в обмотке до допустимой величины. В штатном режиме RC-цепи 11, 12 постоянно подключены параллельно управляющей 5 обмотке. Однако в штатном режиме RC-цепи 11, 12 не влияют на работу ДГР 3, так как при требуемых параметрах RC-цепи ток конденсатора должен иметь величину емкости, обеспечивающую ограничение перенапряжений в управляющей 5 обмотке до допустимой величины. При этом ток, протекающий через RC-цепь, мал и составляет примерно 1 А в основной 4 обмотке ДГР 3 при ОЗЗ. При этом, поскольку параметры RC-цепи выбирают из условия ограничения величины перенапряжения в управляющей 5 обмотке ДГР 3 при размыкании контакта, которые более жесткие, по сравнению с требованиями для предотвращения подгорания контактов, то, в результате, в заявленном устройстве подключение RC-цепей 11, 12 параллельно к контактам коммутирующих групп 9, 10 управляемого коммутатора 2 в момент их размыкания решает одновременно и задачу предотвращения подгорания контактов коммутирующих групп 9, 10.In addition, in the claimed device that implements the claimed method, the control winding of the DGR 3 is protected against overvoltages that occur when the resistor is disconnected, i.e. when the contacts of the switching groups 8, 9 of the managed switch 2 are opened, for this, the first 11 and second 12 consecutive RC circuits are connected in parallel to each switching group 8, 9 of the managed switch 2, respectively. The parameters of the RC circuit 11, 12 are selected from the condition of limiting the magnitude of the overvoltage in the control 5 winding of the GDR 3 when the contacts of the switching groups 8, 9 of the managed switch 2 open. At the moment of opening the contacts, at the moment the resistor is disconnected, between the disconnected contacts of the switching groups of the managed switch an electric arc, during the extinction of which a current break occurs, which leads to a voltage surge in the control 5 of the secondary winding of the DGR 3. Elements of the RC circuits 11, 12 bypass open contacts tating groups 9, 10 of the controlled switch 2 at each disconnection of the resistors 7, 8, while remaining connected while parallel to the control winding of the GDR and limiting the amount of overvoltage in the winding to an acceptable value. In normal mode, the RC circuit 11, 12 is constantly connected in parallel with the control 5 winding. However, in the normal mode, the RC circuits 11, 12 do not affect the operation of the GDR 3, since with the required parameters of the RC circuit, the capacitor current must have a capacitance value that limits the overvoltages in the control 5 winding to an acceptable value. In this case, the current flowing through the RC circuit is small and amounts to approximately 1 A in the main 4 winding of the GDR 3 during OZZ. Moreover, since the parameters of the RC circuit are selected from the condition of limiting the magnitude of the overvoltage in the control 5 winding of the DGR 3 when the contact is opened, which are more stringent than the requirements for preventing contact burning, then, as a result, the connection of the RC circuits 11 in the claimed device 12 parallel to the contacts of the switching groups 9, 10 of the managed switch 2 at the moment of their opening, it simultaneously solves the problem of preventing burning of the contacts of the switching groups 9, 10.
Заявленный способ увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, и устройство для его осуществления реализовали с плунжерным дугогасящим реактором (реактор с регулируемым магнитным зазором), выполненным в соответствии с патентом №2392683, дата приоритета 13.10.2008 г. и изготавливаемым предприятием ООО ВП «Наука, техника, бизнес в энергетике», г.Екатеринбург.The claimed method of increasing the active current of a single-phase earth fault in compensated electric networks with a neutral grounded through an arcing reactor, and a device for its implementation were implemented with a plunger arcing reactor (reactor with adjustable magnetic gap), made in accordance with patent No. 2392683, priority date 13.10 .2008 and manufactured by the enterprise VP "Science, technology, business in the energy sector", Yekaterinburg.
Дугогасящий реактор содержит магнитопровод с регулируемым магнитным зазором и обмотками основной и дополнительными вторичными обмотками, а именно сигнальной и управляющей. Напряжение на управляющей обмотке составило 500 В. Номиналы резисторов R1 и R2 составили 2 и 1 кОм. В качестве контроллера был использован 32-разрядный микропроцессор архитектуры ARM7. В состав процессора входят часы реального времени. В управляемом коммутаторе были использованы семисторные ключи с опторазвязкой, которые коммутируют переменный ток.The suppression reactor contains a magnetic circuit with an adjustable magnetic gap and windings of the main and additional secondary windings, namely, signal and control. The voltage at the control winding was 500 V. The values of the resistors R 1 and R 2 were 2 and 1 kΩ. As the controller was used a 32-bit microprocessor architecture ARM7. The processor includes a real-time clock. In the managed switch, seven-core opto-isolated keys were used that switched alternating current.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010152707/07A RU2455743C1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Method for increasing active current of single phase-to-ground fault in resonant grounded systems with neutral grounded via arc-suppression coil and device for such method implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010152707/07A RU2455743C1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Method for increasing active current of single phase-to-ground fault in resonant grounded systems with neutral grounded via arc-suppression coil and device for such method implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455743C1 true RU2455743C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010152707/07A RU2455743C1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Method for increasing active current of single phase-to-ground fault in resonant grounded systems with neutral grounded via arc-suppression coil and device for such method implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455743C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103248037A (en) * | 2013-05-10 | 2013-08-14 | 国家电网公司 | Power distribution network damping return circuit parameter setting method of neutral point grounded through arc suppression coil |
| CN103823160A (en) * | 2014-03-15 | 2014-05-28 | 李景禄 | Self-adaption ground fault line selection method and device for power distribution network |
| CN104065056A (en) * | 2014-07-01 | 2014-09-24 | 广东电网公司佛山供电局 | Process control method of 10 kV power grid ground fault |
| CN108512211A (en) * | 2018-05-25 | 2018-09-07 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | Combine cabinet style impedance type gigantic generating units neutral earthing devices |
| RU197584U1 (en) * | 2020-02-27 | 2020-05-15 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭНСОНС" | ARC CONTROL DEVICE DEVICE |
| CN114301046A (en) * | 2021-12-02 | 2022-04-08 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | Distribution network ground fault arc extinction method and device based on electrodeless voltage regulation |
| CN118191487A (en) * | 2024-05-16 | 2024-06-14 | 山东泰开电力电子有限公司 | Method and system for rapidly detecting state of arc suppression coil |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2024150C1 (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-30 | Валентин Ефимович Поляков | Arc surge protection device for insulated neutral networks |
| WO2008116428A2 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Ege, Spol. Sr.O. | Method of improvement of earth-fault protection reliability and applicable wiring diagram |
-
2010
- 2010-12-22 RU RU2010152707/07A patent/RU2455743C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2024150C1 (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-30 | Валентин Ефимович Поляков | Arc surge protection device for insulated neutral networks |
| WO2008116428A2 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Ege, Spol. Sr.O. | Method of improvement of earth-fault protection reliability and applicable wiring diagram |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103248037A (en) * | 2013-05-10 | 2013-08-14 | 国家电网公司 | Power distribution network damping return circuit parameter setting method of neutral point grounded through arc suppression coil |
| CN103248037B (en) * | 2013-05-10 | 2016-04-27 | 国家电网公司 | The power distribution network damping circuit parameter tuning method of neutral by arc extinction coil grounding |
| CN103823160A (en) * | 2014-03-15 | 2014-05-28 | 李景禄 | Self-adaption ground fault line selection method and device for power distribution network |
| CN104065056A (en) * | 2014-07-01 | 2014-09-24 | 广东电网公司佛山供电局 | Process control method of 10 kV power grid ground fault |
| CN104065056B (en) * | 2014-07-01 | 2017-08-25 | 广东电网公司佛山供电局 | A kind of course control method for use of 10kV power networks earth fault |
| CN108512211A (en) * | 2018-05-25 | 2018-09-07 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | Combine cabinet style impedance type gigantic generating units neutral earthing devices |
| CN108512211B (en) * | 2018-05-25 | 2023-06-27 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | Combined cabinet type impedance type giant generator set neutral point grounding device |
| RU197584U1 (en) * | 2020-02-27 | 2020-05-15 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭНСОНС" | ARC CONTROL DEVICE DEVICE |
| CN114301046A (en) * | 2021-12-02 | 2022-04-08 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | Distribution network ground fault arc extinction method and device based on electrodeless voltage regulation |
| CN118191487A (en) * | 2024-05-16 | 2024-06-14 | 山东泰开电力电子有限公司 | Method and system for rapidly detecting state of arc suppression coil |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2455743C1 (en) | Method for increasing active current of single phase-to-ground fault in resonant grounded systems with neutral grounded via arc-suppression coil and device for such method implementation | |
| KR102381846B1 (en) | Series compensator and control method | |
| CN104953568B (en) | A kind of fault protecting method of flexible direct current power transmission system | |
| US9219360B2 (en) | Safe quick disconnect leakage protector | |
| EP2701255B1 (en) | Circuit interruption device | |
| US9450397B2 (en) | Circuit breaking arrangement | |
| CN105594084B (en) | Fast Switching Fault Current Limiters and Current Limiter Systems | |
| CN110024245B (en) | Method for controlling a facility allowing direct current to be transmitted in a network while protecting said network from short-circuit faults | |
| CN107534296B (en) | Bipolar DC power transmission structure | |
| EP3036813B1 (en) | Electric protection on ac side of hvdc | |
| PL189410B1 (en) | Protective device for an overvoltage protector | |
| US10944252B2 (en) | Surge protection device | |
| CN103401225B (en) | Ground connection hold concurrently house transformer overcurrent protection setting method and connection jump method to set up | |
| CN103348552A (en) | Electrical apparatus for the short-circuit protection of a three-phase load in a three-phase system | |
| CN110768206B (en) | Single-phase earth fault protection method for small-resistance earth system | |
| EP3874573A1 (en) | Protection against ac voltage conditions | |
| CN107317312A (en) | The distribution network line differential protection and method of a kind of earthing mode self-identifying | |
| RU108232U1 (en) | DEVICE FOR INCREASING AN ACTIVE SINGLE-PHASE CIRCUIT TO EARTH IN COMPENSATED ELECTRIC NETWORKS WITH NEUTRAL EARTHED THROUGH AN ARC EXTING REACTOR | |
| CN113812090B (en) | Thyristor circuit and thyristor protection method | |
| CN109075559B (en) | Circuit arrangement with low-voltage and overvoltage shut-off for protecting consumers connected to a polyphase network | |
| RU2619777C2 (en) | Device for protection of electrical consumers from overvoltage in single-phase ac networks | |
| KR101074663B1 (en) | 2-way surge protector | |
| JP7304619B2 (en) | DC transmission system | |
| Deng et al. | Fault protection in medium voltage dc microgrids | |
| CN109217238B (en) | Protection circuit and electronic equipment |