Устройство для защиты, разряда и сигнализации повреждения шунтовой конденсаторной батареи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (щ1001300 (61) Дополнительное к авт. свид-ву — . (22) Заявлено 04.0981 . (21) 3331819/24-07 с присоединениЕм заявки Мо(23) Приоритет($g) М g 3

Н 02 Н 7/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 280283. Бюллетень М (53) УДК,621 ° 316. .925 088.8

Дата опубликования описания 280383

М.N.Íàëåöêèé> В.Г.Пекелис и A.E.Ðîýåíôå ã

>Г

Белорусское отделение Всесоюзного госуда ц:.т проектно-изыскательского и научно-исследова института энергетических систем и электриче вЭлектросетьпроект" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ> РАЗРЯДА И СИГНАЛИЗАЦИИ

ПОВРЕЖДЕНИЯ ШУНТОВОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике защиты шунтовых конденсаторных батарей (ШКБ) от внутренних повреждений, и может быть использовано для защиты от внутрифазных. и междуфазных замыканий ШКБ, собранных в звезду с изолированной или глухозаземленной нейтралью, каждая фаза которой разделена на продольные секции.

Кроме того, устройство обеспечивает быстрый и надежный разряд ШКБ при отключении ее от сети, а также позволяет определить поврежденную секцию.

Известно устройство защиты и сигнализации внутренних повреждений

ШКБ, основанное. на контроле величины напряжения на последовательных рядах конденсаторов и шунтировании последних при повышении напряжения на конденсаторах выше. допустимого посредством полупроводниковых ключей, снабженных элементами сигнализации повреждений(1).

Однако данное устройство требует использования большого. количества нестандартных полупроводниковых ключей> предназначенных для наружной установки, что затрудняет его практическое.применение.

Известно также устройство продольной дифференциальной защиты ШКБ, ос-.. нованное на сравнении полных фаэных напряжений с.напряжением на нескольких последовательных рядах конденсаторов . Указанное устройство:защиты устанавливается в каждой фазе батареи и позволяет по знаку разбаланса определить поврежденную секцию батареи(2).

Однако данное устройстэо требует использования трех комплектов чувствительных дифференциальных реле, каждое из которых содержит балансирующее устройство. Кроме того, в качестве источника опорного напряжения используется шинный трансформатор напряжения, вторичные обмотки которого, как правило, сильно загружены различными устройствами вторичной коммутации и имеют разветвленную цепь, что снижает надежность работы устройства защиты.

25 Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для ШКБ, собранных в звезду с. глухозаземленной нейтралью, принцип действия которого основан на перерасЗ0 пределении напряжения между нижней и

1001300 верхней секциями фазы батареи при повреждении конденсатора в отдельной секции, в результате чего на выходе разомкнутого треугольника появляется напряжение небаланса. Устройство содержитт измеритель ные трансформаторы напряжения, первичные обмотки которых присоединены к секциям батареи конденсаторов, а вторичные соединены в разомкнутый треугольник и подключены к реагирующему органу,и исполнительный элемент(3 ).

Однако в указанном устройстве не решен вопрос о сигнализации места повреждения, что затрудняет нахожде- ние поврежденного ряда конденсато- 15 ров после отключения батареи от сети.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем выявления поврежденной секции батареи. 20

Указанная цель достигается тем, что в устройство защиты шунтовой конденсаторной батареи, соединенной в "Звезду", каждая фаза которой разделена на продольные секции, содержа- 25 щее измерительные преобразователи напряжения, выполненные в виде трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых подключены параллельно секциям батареи, вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному оргао ну защиты, на выход которого включен исполнительный элемент, дополнительно введен фазочувствительный блок выполненный в виде полупроводниково- Ф

ro ключа, фазового дискриминатора, амплитудного селектора, блока питания и указателей повреждений по количеству секций, причем силовые входы полупроводникового ключа связа- 4Q ны с основными вторичными обмотками измерительных преобразователей напряжения, собранными в разомкнутый треугольник, а.его выходы подключены к фазовому дискриминатору, цепи 45 управления полупроводникового ключа соединены с выходом измерительного органа защиты, входы фазового дискриминатора связаны с выходом полупроводникового ключа и дополнительными вторичными обмотками измерительных преобразователей напряжения, собранными в "Звезду", вход амплитудного селектора соединен с выходом фазового дискриминатора, а к его выходам подключены указатели повреждений, блок питания соединен с амплитудным селектором и указателями повреждений.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства защиты, разряда и сигнализации повреж60 дений ШКБ с глухозаэемленной нейтралью; на фиг.2 — то же, с изолиро, ванной нейтралью; на фиг.3 и 4 функциональная и принципиальная схемы фазочувствительного блока; на, у фиг.5 и б — векторная и временные диаграммы работы устройства.

Устройство защиты ШКБ содержит три разрядных элемента 1-3, подключенных к верхним продольным секциям батареи, три измерительных преобразователя 4-6 напряжения, с обмотками 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2 (служащих одновременно и разрядными элементами), подключенных к нижним продольным секциям батареи, измерительный орган 7 защиты, исполнительный элемент 8 защиты и фазочувствительный блок 9, состоящий из полупроводникового ключа 10, фазового дискриминатора 11, амплитудного селектора 12, трех указателей 13-15 поврежденной фазы и блока 16 питания.

Основные вторичные обмотки 4-2, 5-2, 6-2 соответствующих измерительных преобразователей 4-6 напряжения собраны в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному органу 7 защиты и к силовым входам полупроводникового ключа 10.

Выходные цепи измерительного органа 7 защиты соединены с входом исполнительного элемента 8 и цепями управления полупроводникового ключа 10. Фазовый дискриминатор 11 подключен к силовым выходам полупроводникового ключа 10 и дополнительным вторичным обмоткам измерительных преобразователей 4-1, 5-1, 6-1, собранным в звезду.

Вход амплитудного селектора 12 соединен с выходом фазового дискриминатора 11 и блоком 16 питания, а к его выходам подключены указатели 1315 повреждений, связанные с блоком 16 питания.

Для батарей с изолированной нейтралью установка разрядных элементов

1-3 не требуется, так как в этом случае деление батареи на продольные секции, как правило, не выполняется.

При этом фазовый дискриминатор 11 содержит три фазочувствительных усилителя,собранных по схеме "Звезда" в трехфазную группу (фиг.4) .

Принцип работы устройства основан на измерении фазы напряжения, возникающего на измерительном органе защиты при повреждении конденсаторов в одной из секций относительно "Звезды" фазных напряжений сети. Векторная диаграмма напряжений для случая повреждений конденсаторов в фазе A применительно к ШКБ с изолированной нейтралью приведена на фиг.5.

При повреждении конденсатора в одном из рядов, изменяется проводимость фазы, содержащей этот конденсатор, что приводит к появлению напряжения 3 1(смещения нейтрали. Причем величина этого напряжения зависит от степени несимметрии фазных проводимостей, т.е. от размера повреждения, 1ОО13ОО а фаза определяется фазным напряже- нием Од, U> 0 поврежденной фазы.

Если угол сдвига между опорным и контролируемым напряжением равен нулю (фиг.б), то ток в цепи усилителя протекает в течение всего отрицательного полупериода, а при угле сдвига 90 ток и„ 1„ q â нагрузке будет протекать в течение половины положительного и половины отрицательного полупериода опорного напряжения.

Таким образом, при изменении угла сдвига между контролируемым и опорным напряжением в пределах О +

90 постоянная составляющая напряжения на нагрузке фазочувствительного усилителя изменяется пропорционально укаэанному углу сдвига в пределах от максимального значения до нуля. Амплитудный селектор 12, состоящий из трех эммитерных повторителей с интегральным звеном и пороговым элементом в цепи нагрузки, контролирует величину напряжения на нагрузке треэфазного фазочувствительного усилителя 11 и при превышении последним уставки срабатывания соответствующего порогового элемента переключает один из указателей

13-15 повреждений, в качестве которых используются транзисторные ключи с электромагнитным реле в коллектор,ной цепи..

Аналогично работает устройство на батареях с глухоэаземленной централъю. Однако в данном случае для определения .поврежденной секции (половины соответствующей фазы ) оно должно содержать два одинаковых блока фазовых дискриминаторов и шесть указателей поврежденной секции.

Введение в устройство фазочувствительного блока позволяет расширить. функциональные воэможности, т.е. решить важную техническую задачу по нахождению поврежденного элемента в мощной ШКБ, что значительно упрощает обслуживание батареи и снижает затраты на ее эксплуатацию.

9 750643, кл. Н 02 Н 7/16, 1978.

Формула изобретения

Устройство для защиты, разряда ь сигнализации повреждения шунтовой конденсаторной батареи, соединенной в

"Звезду", каждая фаза которой разде-лена на продольные секции, содержащее измерительные преобразователи напряжения, выполненные в виде трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых подключены параллельно секциям батареи, вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному органу защиты, на выход которого включен исполнительный элемент, о т л и-

15 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства путем выявления поврежденной секции, дополнительно введен фазочувствительный блок, выполненный

2й 3в виде полупроводникового ключа, фазового дискриминатора, амплитудного селектора, блока питания и указателей повреждений по количеству секций, причем силовые входы полупровод25 никового ключа связаны с основными вторичными обмотками измерительных преобразователей напряжения, собранными в разомкнутый треугольник, а его выходы подключены к фазовому дискриминатору, цепи управления полупроводникового ключа соединены с выходом измерительного органа защиты, входы фазового дискриминатора связаны с выходом полупроводникового ключа и дополнительными вторичными обмотками измерительных преобразователей напряжения, собранными в "Звезду", вход амплитудного селектора соединен с выходом фазового дискриминатора, а к его выходам подключены

40 указатели повреждений, блок питания соединен с амплитудным селектором и указателями повреждений. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР

9 813584, кл. H 02 Н 7/16, 1978.

2."Роччег Apparatus and gqst.eras".

1962, В 58, р. 217-219.

3. Авторское свидетельство СССР

1001300

1001300

1001300 оо зоо

Фар. 4

1001300

Составитель В.Зимаков

Техред M.Tenep Корректор В.Бутяга

Редактор Ю.Середа

Р

Эаказ 1431/бб Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4