Устройство для защиты электрических сетей высокого напряжения от токов заземления

Устройство для защиты электрических сетей высокого напряжения от токов заземления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21с, 72

М 13952

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства для защиты электрических сетей высокого напряжения от токов заземления.

К патенту ин-ной фирмы „Всеобщая Компания Электричества" (kllgemeine ElektricitKts-Gesellsehaft), в г. Берлине, Германия, заявленному 7 сентября 1926 года (заяв. свид.

М 11222), с присоединением заявки от 7 сентября 1926 года (заяв. свид. N 11223).

Действительный изобретатель ин-ц В. Петерсен (Woldeшаг Petersen).

Приоритет по и. 1 «предмета патента» от 5 апреля 1917 г. и по п. 2

«предмета патента» от 21 января 1919 г. на основании ст. 4 Советскогерманского соглашения об охране промышленной собственности.

О.выдаче патента опубликовано 31 марта 1930 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 31 марта 1930 года.

Воздушные сети высокого напряжения страдают от токов заземления, вызываемых разрядами у изоляторов. Пока ток заземления остается малым, вольтова дуга, возникающая при таком замыкании на землю, гаснет автоматически, ио, начиная от некоторого предельного напряжения вольтова дуга не гаснет и является причиной всевозможных вредных последствий. Устранение указанных вредных последствий достигается компенсированием индуктивной составляющей емкостную составляющую тока заземления, протекающего в той точке, где произошло замыкание на землю. Нужная для этого индуктивная составляющая тока получается вследствие прохождения тока заземления через реактивную катушку, включенную между заземляющим устройством установки и нулевой точкой генератора или трансформаторов. Расчет катушки соразмеряется таким образом, чтобы ее индуктивная проводимость равнялась емкостной проводимости на землю проводов всех незаземленных фаз защищаемой установки, при чем согласно настоящему изобретению требуется, чтобы, при отсутствии заземления, суммарное напряжение цепи реактивной катушки было равно нулю.

Кроме того, согласно настоящему изобретению, для той же цели подавления -тока заземления; в указанном устройстве могут применяться ваттметровые реле с обмотками, соединенными с обмотками трансформаторов по дифференциальной схеме.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы включений согласно предлагаемому изобретению, и на фиг. 3 — схема включения с применением ваттметровых реле.

На фиг. 1, поясняющей приложение изобретения z однофазной системе, последовательно с защитной (при земляном сообщении) реактивной катушкой д; заземляющей нулевую точку о генератора или трансформатора а, включены вторичные обмотки двух трансформаторов е и f; первичные обмотки которых присоединены

s полюсам g и Ъ и к земле. Соединения .должны быть выполнены таким образом, чтобы, при исправном режиме работы, напряжения вторичных обмоток действовали в противоположные стороны. На фиг. 1 это явствует из показанных направлений токов; токи, проходящие через индуктивнйе сопротивления е и f, по направлению противоположны токам, протекающим через емкость с и Ь.

Когда происходит заземление, например, фазы g (фиг. 2), первичная сторона трансформатора f замыкается накоротко и его напряжение исчезает. Наоборот, первичная сторона трансформатора е получает полное напряжение д — Ъ. На его вторичной стороне появляется вспомогательное напряжение Eh, которое противоположно фазному напряжению Ер, но, вообще говоря, может иметь как одинаковое, так и противоположное направление.

Если обозначить через Je ток заземления установки,,И вЂ” ток в дроссельной катушке, Л ток на первичной стороне каждого из обоих трансформаторов е и f, то„принимая в расчет их отношение передачи, имеем.

Л=,И

2 .Ер.Если точка заземления должна оставаться без тока, то пути прохождения то ков устанавливаются согласно фиг. 2, из которой получается условие ,74=,7е+ 2 Л

Из обоих этих уравнений выводится затем зависимость р

Jd =,7е

I или, если частоту цепи обозначить через т, частную емкость одной фазы относительно земли через К„ и самоиндукцию реактивной катушки д через L, то, 1 . (Ey — Eh)

2т К„ Я 2 или в более общем виде (Ey — ЕЪ)

Два последних уравнения, в случае отсутствия одного вспомогательного напряжения, переходят в уравнения

L= или, в более общем виде, 1

L=

» т

7 выражающие основную мысль изобретения, заключающуюся в том, что самоиндукцию защитной реактивной катушки надо рассчитывать таким образом, чтобы она при фазном напряжении брала на себя ток заземления сети

Je= 2 Хррп К„ или, в более общем виде, Je=Ep 2 т К„.

Если указанные выше условия соблюдены, то колебательная система, состоящая из. частных емкостей Ь и с сети относительно земли и трансформаторов е, f, обладает собственной частотой, равной частоте сети, так что достигается также отмеченная

° выше вторая цель, а именно, медленное возрастание напряжения у точки разрыва.

Условия, приведенные для однофазной системы, остаются без изменения и для трехфазной системы. При последней вторичные стороны трех трансформаторов или же три фазы одного трансформатора с магнитным обратным замыканием (например, трансформатора с четырьмя сердечниками) соединяются последовательно таким образом, что напряжения при нормальном режиме работы составляют замкнутый треугольник, т.-е. взаимно уничтожаются. Первичные стороны включены между фазами и землею.

При появлении заземления напряжение заземленной фазы йсчезает и .обе другие фазы дают в совокупности напряжение, совпадающее с направлением напряжения заземленной фазы.

В сетях, защищенных реактивными катушками, служащими для подавления тока заземления при дифференциальной схеме включения, этот ток, в виду замены сопротивления реактивной катушкой, устраняется, вследствие чего при применении вышеописанной схемы (фиг. 1 и 2) отсутствует и ваттный ток, который там был возможен благодаря присоединенному к нулевой точке сопротивлению. Но, согласно наблюдению, выясняется, что роль присоединенного к нулевой точке сопротивления могут принять на себя изоляционные сопротивления сети, т.-е. для приведения в действие ваттметрового реле могут служить токи утечки (неисправностей изоляции). Эта обусловленная изоляционными сопротивлениями ваттная слагающая остаточного тока в комбинации с фазным напряжением получившей сообщение с землей фазы, обеспечивает надежное приведение в действие ваттметрового реле.

На схеме фиг. 3 изображена примерная форма выполнения устройства, служащего для этой цели. Показанная для упрощения схемы в виде однофазной системы проводка снабжена обычным образом трансформаторами тока f, / и соответственно д и g по дифференциальной схеме, при чем вторичные обмотки трансформаторов включены навстречу друг другу при помощи проводов

h, i. Центры звезд а и а, образуемых трансформаторами, соединены с землей через ваттметровые реле 6, о, которые, в свою очередь, при посредстве трансформаторов напряжения d, d присоединены к естественной, например, имеющейся у трансформатора, или к искусственно образованной нулевой точке о и соответственно о . .Если в защищенной таким образом кабельной секции происходит заземление у точки е, то пропорциональный остаточному току и совпадающий по фазе с напряжением заземленной фазы ток направляется через трансформатор f, реле 6, землю, реле b, трансформатор f" и дифференциальный провод h. Ваттметровое реле Ь приходит в действие, когда поступление тока происходит со стороны Й, а реле b — когда ток подается со стороны и . Оба реле реагируют, когда кабель образует часть кольца. Если заземление происходит вне кабельной секции, то вспомогательный провод h и реле остаются без тока вследствие известного дифференциального действия.

Таким образом, расцепление реагирует лишь на заземление в пределах защищенного участка.

Предмет патента.

1. Устройство для защиты электрических сетей высокого напряжения от токов заземления, характеризующееся тем, что вторичные обмотки трансформаторов и, f, число которых совпадает с числом проводов или фаз сети высокого напряжения, и первичные обмотки которых включены между отдельными проводами или фазами и землей, таким образом соединены последовательно с заземляющей нулевую точку сети реактивной катушкой d, служащей для компенсирования емкостного. тока заземления, чтобы, при отсутствии заземления, суммарное напряжение цепи реактивной катушки, р было равно нулю (фиг. 1 и 2).

2. При охарактеризованном в п. I устройстве применение ваттметровых реле

Ь; b, обмотки тока которых включены по дифференциальной схеме во вторичные обмотки трансформаторов во д, f„g „, при чем обмотки напряжения этих реле включены во вторичные обмотки трансформаторов d, d, первичные обмотки которых заземляют нулевые точки о, о сети.

Тип. Гидрогр. Упр. Управл. В.-М. Снл РККА. Ленинграл, звание Гл. Адмиралтейства.