Устройство для автоматической компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11866633 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 070180 (21) 2868719/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 Н 1/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.0981. Бюллетень t49 35 (53) УДК 621 316 925 (088.8) Дата опубликования описания 230981 (72) Авторы изобретения

О.A.Ïåòðîâ, В.И.Гиря и В.В.Семено . (71) Заявитель

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ

ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ

HA ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрических сетей.

Известно устройство для автомати ческой компенсации емкостных токов

5 в электрических сетях (1).

Его недостатком является неспособность обеспечивать автоматическую настройку дугогасящих реакторов в ре- 10 жиме однофазного замыкания на.землю.

Известно также устройство для автоматического регулирования тока компенсации, которое позволяет осуществить автоматическое регулирование настройки компенсации в режиме однофазного замыкания на землю. Последнее устройство имеет два канала регулирования. Первый канал предназначен для регулирования при замыкании на землю через устойчивую дугу, а второй канал предназначен для регулирования при замыкании через перемежающую дугу. Устройство содержит блокирующие элементы, иэмеритель частоты, сумматор, запоминающий интегратор и исполнйтельный орган (2).

Однако описанное устройство, имея дугогасящий реактор с подмагничиванием. не обеспечивает высокого быстродействия. Кроме того, в режиме 30 устойчивого замыкания на землю технически трудно получить высокую чувствительность, сравнивая два больших по амплитуде и близких по величине переменных напряжений, имеющих различные фазы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматичес1 кого регулирования, тока компенсации, которое содержит дугогасящий реактор, блок выбора поврежденной фазы, фазочувствительный блок, интегратор, блок памяти, исполнительный и блокирующий элементы. Устройство выполнено с применением реле (3).

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно не обеспечивает высокого быстродействия и не точно работает при металлических однофаэных замыканиях на землю.

Цель изобретения — повышениЕ точности настройки и увеличение быстродействияя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической компенсации емкостных токов

I однофазного замыкания на землю в электрических сетях, содержащее дугогасящий реактор; блок управления дугогасящим реактором, блок выбора

866633 поврежденной фазы, первый вход которого подключен к обмотке фазных напряжений трансформатора напряжения, последовательно соединенные фазочувствительный блок и интегрирующий усилитель, дополнительно введены блок задания, орган блокировки, фазосдвигающий блок, первый преобразователь аналогового сигнала в логический, последовательно соединенные пер,вый и второй фильтры, блок сравнения и второй преобразователь аналогового сигнала в логический, причем вход первого фильтра подключен к выходу блока выбора поврежденной фазы, выход второго преобразователя Ъ аналогового сигнала в логический подключен к первому блокирующему входу блока управления реактором, входы фазосдвигающего блока и органа блокировки подключены к обмотке нулевой последовательности трансформатора напряжения, выход фазосдвигающего блока соединен с первым входом фаэочувствительного блока, второй вход которого соединен с выходом первого ,фильтра, первый выход органа блокировки соединен со вторым входом блока выбора поврежденной фазы и со вторым блокирующим входом блока управления реактором, а второй выход — с установочным входом блока управления реактором, выход интегрирующего усилителя через первый преобразователь аналогового сигнала в логический соединен с управляющим входом блока управления реактором.

Дугогасящий реактор содержит переключатели ответвлений, например полупроводниковые ключи.

Блок управления реактором содержит последовательно соединенные формирователь прямоугольных сигналов, делитель частоты, первый элемент И, имеющий три входа (один счетный и два блокирующих) логический блок, реверсивный счетчик, имеющий три входа (два счетных и один установочный), дешифратор, согласующий блок, а также дешифраторы нуля и единицы, блок направления, причем формирователь прямоугольных сигналов подключен к трансформатору тока, включенному последовательно с дугогасящим реактором, а выход согласующего блока — к управляющим входам ключей дугогасящего реактора, первые входы дешифраторов подключены к выходам реверсивного счетчика, вторые — к. выходцу блока направления, имеющему один вход (управляющий), а выходы дешифраторов подсоединены соответственно ко второму и третьему входам логического блока, четвертый вход логического блока соединен с выходом блока направления, а первый и второй выходы логического бло1Га подключены соответственно к первому и второму счетным входам реверсивного счетчика.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

К нейтрали трансформатора 1 электрической сети подключен дугогасящий реактор 2 с дискретным регулированием индуктивности. Второй его вывод через трансформатор 3 тока соединен с землей. К электрической сети подключен трансформатор 4 напряжения (датчик напряжения нулевой последовательности и напряжений фаз сети относительно земли) . Автоматическое устройство, содержащее блок 5 управления реактором, подключено к трансформатору 3 тока и трансформатору 4 напря,жения.

О

40 ратор 26 единицы. Управляющий вход блока управления реактором через блок 27 направления связан со.вторы60 ми входами . ешифраторов нуля и единицы и со вторыми входами элементов

И 19 и 20 логического блока 21. Выходы деиифраторов 25 и 26 соединены с третьими входами элементов И лоб5

15 К обмотке напряжения нулевой ггоследовательности сети (к датчику напряжения нулевой последовательности сети) трансформатора 4 подключены, последовательно соединенные фаэосдвиЩ гающий блок б, фазочувствительный блок 7, интегрирующий усилитель 8 и первый преобразователь 9 аналогового сигнала в логический, выход которого связан с управляющим входом блока управления реактором;

К обмотке фазных напряжений (к датчику напряжений фаэ сети относительно земли) трансформатора 4 подключены последовательно соединенные блок 10 выбора поврежденной фазы, первый фильтр 11, второй фильтр 12, блок 13 сравнения и второй преобразователь 14 аналогового сигнала в логический, выхоц которого подключен к первому блокирующему входу блока управления реактором.

Орган блокировки 15 подключен к обмотке напряжения нулевой последовательности трансформатора 4, один его выход связан со вторым входом блока

10 выбора поврежденной фазы и вторым блокирующим входом блока 5 управления реактором, а второй выход — с установочным входом реверсивного счет. .чика блока 5 управления реактором.

4 Второй вход фаэочувствительного блока 7 соединен с выходом первого фильтра. Счетный вход блока управления реактором подключен к трансформатору 3 тока. С указанным входом связаны последовательно соединенные формирователь. 16 прямоугольных импульсов, делитель 17, логический элемент И 18, два параллельно включенных элемента И 19 и 20 логического блока 21, реверсивный,счетчик 22, дешифратор 23 и согласующий блок 24.

С выходом реверсивного счетчика со- . единены дешифратор 25 нуля и дешиф866633

Формула изобретения гического блока 21. Элемент И 18 имеет дополнительно два блокирующих входа. В схеме имеется также блок 28 задания, соединенный с блоком 13 сравнения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы сети орган блокировки 15 выдает блокирующий .сигнал, поэтому счетные импульсы на вход реверсивного счетчика 22 не проходят и он хранит ранее полученную информацию, определяя индуктивность дугогасящего реактора.

При возникновении однофазного замыкания на землю в сети блок 10 выбора фазы выбирает поврежденную фазу, а орган блокировки 15 разрешает прохождение счетных импульсов на вход реверсивного счетчика 22.

Указанные импульсы обусловлены переменным током, протекающим через трансформатор 3 тока. Сигнал со вторичной обмотки этого трансформатора тока через формирователь 16 прямоугольных импульсов, делитель 17, элемент И 18,- один из элементов,И 19 или 20 поступает на вход реверсивного счетчика. Благодаря описанной схеме формирования счетных импульсов обеспечивается переключение ответвлений реактора 2 в моменты прохождения индуктивного тока через нуль. На один вход фаэочувствительного блока

7 с трансформатора 4 через фильтр 11 поступает напряжение поврежденной фазы 09, а на другой вход также с трансформатора 4 через фазосдвигающий блок 6 подается напряжение нулевой последовательности сети 0

Выходной сигнал фаэочувствительного блока 7, пропорциональный углу между напряжениями U и 0, через интегрирующий усилитель 8 и первый преобразователь 9 аналогового сигнала в логический поступает на управляющий вход (на блок направления 27) блока 5 управления реактором. Указанный сигнал определяет направление счета реверсивного счетчика и, следовательно, переключение ответвлений и изменения индуктивного тока реактора в сторону резонансной настройки компенсации, которой соответствует нулевой угол между напряжениямИ

О Ъ

Дешифраторы нуля 25 и единицы 26 предназначены для блокировки реверсивного счетчика в граничных точках диапазона регулирования индуктивного тока реактора (при движении в сторону границы) .

Блок 13 сравнения сравнивает выходной сигнал фильтра 12 с уставкой ,блока 28 задания, и если сигнал становится меньше уставки (например, s случае металлического однофазного заьыкания на землю), то через преобразователь 14 подается блокирующий сигнал на элемент И 18 блока 5 управления реактором. При пофазных отключенияХ и обрывах фаэ в электрической сети, приводящих к повышениям напряжения нейтрали более фазного напряжения, орган блокировки 15 выдает сигнал и устанавливает реверсивный счетчик 22 в одно из крайних состояний, обусловливая максимальную либо минимальную индуктивность дугога-. сящего реактора, что позволяет существенно снизить перенапряжения в сети.

Описанное устройство обеспечивает регулирование настройки компенсации как при устойчивых замыканиях на землю, так и при перемежающихся ду 5.гах.

Изобретение позволит существенно повысить надежность электрической сети, так как благодаря высокому быстродействию устройство будет поддер20 живать режим, резонансной настройки при однофаэных замыканиях на землю, а в случае ненормальных режимов снижать перенапряжения в сети.

1. Устройство для автоматической компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электри- . ческой сети, содержащее дугогасящий реактор, блок управления дугогасящим реактором, блок выбора, поврежденной фазы, .первый вход которого подключен к обмотке фазных напряжений трансформатора напряжения, последовательно соединенные фазочувствительный блок и интегрирующий усилитель, о т л ич а ю щ.е е с, я тем, что, с целью повышения точности и увеличения

40 быстродействия, в него дополнительно введены. блок задания, орган блокировки, фаэосдвигающий блок, первый преобразователь аналогового сигнала в логический, последовательно соеди45 ненные первый и второй фильтры, блок сравнения, второй преобразователь аналогового сигнала в логический, причем вход первого фильтра подключен к выходу блока выбора повн режденной фазы, выход второго преобразователя аналогового сигнала в логический подключен к первому блокирующему входу блока управления реактором, входы фазосдвигающего блока и органа блокировки подключены к обмотке нулевой последовательности трансформатрора напряжения, выход фаэосдвигающего блока соединен с первым ,входом фазочувствительного блока,второй вход которого соединен с выхоЩ дом первого фильтра, первый выход органа блокировки соединен со вторым входом блока выбора поврежденной фазы и со вторым блокирующим входом блока управления реактором, а второй

65 выход - с установочным входом блока

866633 управления реактором, выход интегрирующего усилителя через первый преобразователь аналогового сигнала.в логический соединен с управляющим входом блока управления реактором.

2 ° Устройство по и е 1 ° О т л и — 5 ч ающее с ятем, что, сцелью увеличения быстродействия, дугогасящий реактор снабжен переключателями ответвлений, например полупроводниковыми ключами. !

О

3. Устройство по п.1, о т л ичающеесятем, что, сцелью увеличения быстродействия, блок управления реактором содержит последовательно соединенные формирователь прямоугольных сигналов, делитель час- > тоты, первый элемент И, логический блок, реверсивный счетчик, дешифратор, согласующий блок, а также де,шифраторы нуля и единицы, блок направления, причем формирователь прямо- QQ ,угольных сигналов подключен к транс форматору тока, включенному последовательно с дугогасящим реактором, а выход согласующего блока — к управляющим входам ключей дугогасящего реактора, первые входы дешифраторов подключены к выходам реверсивного счетчика, вторые — к выходу блока направления, а выходы дешифраторов подсоединены соответственно ко второму и третьему входам логического блока, четвертый вход логического блока соединен с выходом блока направления, а первый и вторвй выходы логического блока подключены соответственно к первому и второму счетным входам реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9513436, кл. Н 02 Н 1/02, 1976.

2.,Авторское свидетельство СССР

9296189, кл. Н 02 Н 1/02, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

9330509 кл. Н 02 Н 1/02, 1972.