Устройство для автоматической компенсации емкостных токов в электрической сети

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержащееплунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключенный к нейтрали силового трансформатора с измененным числом витков в одной из фаз, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети фильтр основной частоты, первый усилительформирователь , фазочувствительный блок и фильтр постоянной составляющей , последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращаю1 Ц1й блок и второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного блока, преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжрнию, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности , преобразователь переменного напряжения в постоя:;ное, вход которого соединен с выходом фильтра основной частоты, последовательно соединенные первьй блок задания зоны нечувствительности, первый компаратор и первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к входу первого блока задания зоны нечувствительности , второй блок задания зоны нечувствительности, второй компаратор Н второй логический элемент И, последовательно соединенные первый релейньй усилитель и подключенный к низковольтной сети первый контактор , последовательно соединенные второй релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети второй (Л контактор, причем выход фильтра постоянной составляющей соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, а выход преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И, отличающееся тем, что, 00 00 с целью повышения точности настройки компенсации и надежности сети, оно а: снабжено последовательно соединенными сумматором и блоком ограничения, блоком задания минимальной зоны нечувствительности , третьим, четвертым и пятым логическими элементами И, блоком времени, двумя пороговыми элементами , выпрямителем, третьим контактором и датчиком положения плунжеров дугогасящего реактора причем сумматор подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное , к второму входу сумматора подключен блок задания минимальной зоны

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) at5g Н 02 Н 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3586931/24-07 (22) 28.04.83 (46) 15.09.84, Бюл.Р34 (72) О.А.Петров, А.M.ÅðøoB, А.НаХабаров и В.СеБелоусов (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 621.064.44.076.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 150907 кл. Н 02 3 3/18, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР 433591, кл. Н 02 5 3/18, 1974.

3 . Авторское свидетельство СССР по заявке -3346391, кл. Н 02 У 3/18, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС-.

КОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержащееплунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключе."нный к нейтрали силового трансформатора с измененным числом витков в одной из фаз, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения йулевой последовательности сети фильтр основной частоты, первый усилительформирователь, фазочувствительный блок и фильтр постоянной составляющей, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращающий блок и второй усилитель †формировате, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного блока, преобра. зователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, подключенный к трансфор.матору напряжения нулевой последовательности, преобразователЬ переменного напряжения в постоя;.ное, вход которого соединен с выходом фильтра основной частоты, последовательно соединенные первый блок задания зоны нечувствительности, первый компаратор и первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к входу первого блока задания зоны нечувствительности, второй блок задания зоны нечувствительности, второй компаратор и второй логический элемент И, последовательно соединенные первый релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети первый контактор, последовательно соединенные второй релейный усилитель и подклю- @ ченный к низковольтной сети второй коитактор, причем выход фильтра пос. Q) тоянной составляющей соединен с вто- С рыми входами первого и второго компараторов а выход преобразоватер ля переменного напряжения в логический сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов

И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности настройки компенсации и надежности сети, оно снабжено последовательно соединенными сумматором и блоком ограничения, блоком задания минимальной зоны нечувствительности, третьим, четвертым и пятым логическими элементами И, блоком времени, двумя пороговыми элементами, выпрямителем, третьим контактором и датчиком положения плунжеров дугогасящего реактора, причем сумматор подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, к второму входу сумматора подключен блок задания минимальной зоны

1113867 нечувствительности, выход блока ограничения соединен с входами первого блока задания зоны нечувствительности и с инвертором, к выходам первого и второго логических элементов И подключены третий и четвертый логические элементы И соответственно, к .вторым входам которых подключены первый и второй пороговые элементы соответственно1 третьи входы третьего и четвертого логических элементов И соединены с выходом блока времени, к второму выходу которого подключен управляющий вход третьего контактора, выход которого подключен к двигателю дугогасящего реактора, другие входы третьего контактора подключены к выпрямителю, соединенному с сетью, вход блока времени через пятый логи- ческий элемент И соединен с выходами третьего и четвертого логических элементов И, а к входам пороговых элементов подключен датчик положения плунжеров.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям, и может быть использовано в электрических сетях напряжением

6 10,35 Кв для компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю, Известно устройство для настройки дугогасящеи катушки в воздушных сетях, содержащее задающий блок, Мо- 10 делирующий потенциометр, блок сравнения, Фазочувствительный усилитель (1), !

К недостаткам устройства относятся необходимость применения телемеханической связи с сетью и нечувствительность к изменениям емкости относительно земли отходящих линий и потребителей. Поэтому данное устройство не нашло практического применения.

Известно также устройство для автоматической настройки плунжерного дугогасящего реактора, содержащее последовательно соединенные фильтр основной частоты, первый усилгтельформирователь, фазочувствительный блок и интегрирующий элемент, а также фазовращающий блок, два релейны>: усилителя, блок управления реактором 3О и преобразователь переменного напряжения в логичегкий сигнал с уставкой по напряжению )2J .

Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность и неудовлетворительная защищенность от влияния высших гармоник напряжения нейтрали.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее плунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключенный к нейтрали силового трансформатора с измененным числом витков в одной из фаз, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последоватепьности сети фильтр основной частоты, первый усилитель-формиро ватель, фазочувствительный блок и интегрирующий блок, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращающий блок и второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного блока, преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого соединен с выходом фильтра основной частоты, последовательно соединенные первый блок задания зоны нечувствительности, первый компаратор и первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к входу первого блока зоны нечувствительности, второй блок задания эоны нечувствительности, второй компаретор и второй логический элемент И, поаледовательно соединенные первый релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети первый контактор, последовательно соединенные второй релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети

11138Ü7 второй контактор, причем вход интегрирующего блока соединен с вторыми входами первого и второго компараторов а выход преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И (3) .

Недостатками данного устройства являются возможность возникновения автоколебаний в системе и понижен- 10 ная чувствительность в зоне малых р;.сстроек компенсации из-за отсутствия ограничения максимума зоны нечувствительности.

Цель изобретения — повышение точ- 15 ности настройки компенсации и надежности сети.

Поставленная цель достигается тем что устройство для автоматической

20 компенсации емкостных токов в электрической сети, содержащее плунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключенный к нейтрали силового транс форматора с измененным числом витков в одной из фаз, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последователь. ности сети фильтр основной частоты, первый усилитель-формирователь, фазочувствительный блок и фильтр постоян30 ной составляющей, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращаюнрюй блок и второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с вторым вхо- З5 дом фазочувствительного блока, преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, подключенный к трансформатору напряжения нулевой.последовательности, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого соединен с выходом фильтра основной частоты, последовательно соединенные первый блок задания эоны не- 45 чувствительности, первый компаратор и первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к входу первого блока задания зоны нечувствитель50 ности, второй блок задания зоны нечувствительности, второй компаратор и второй логический элемент И, последовательно соединенные первый келейный усилитель и подключенный к низко-- 55 вольтной сети первый контактор, последовательно соединенные второй релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети второй контактор, гричем выход фильтра постоянной составляющей соецинен с вторыми входами первого и второго компараторов, а выход преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И, снабжено последовательно соединенными сумматором и блоком ограничения, блоком задания минимальной зоны нечувствительности третьим, четвертым. и пятым логическйж элементами И, блоком времени, двумя пороговыми элементами, выпрямителем, третьим контактором и датчиком положения плунжеров дугогасящего реактора, причем сумматор подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, к второму входу сумматора подключен блок задания минимальной зоны нечувствительности, выход блока ограничения соединен с входами первого блока задания зоны нечувствительности и с инвертором, к выходам первого и вт .рого логических элементов И подключены третий и четвертый логические элементы И соответственно, к вторым входам которых подключены первый и второй пороговые элементы соответственно, третьи входы третьего и четвертого логических элементов И соединены с выходом блока времени, к второму выходу которого подключен управляющий вход третьего контактора, выход которого подключен к двигателю дугогасящего реактора, другие входы третьего контактора подключены к выпрямителю, соединенному с сетью, вход блока времени через пятый логический элемент

И соединен с выходами третьего и четвертого логических элементов И, а к входам. пороговых элементов подключен датчик положения плунжеров.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

К электрической сети подключен трехфазный трансформатор 1, к нейтрали которого подсоединен плунжерный дугогасящий реактор 2. К сети подключен также измерительный трансформатор 3 напряжения типа НТИИ.

К вторичным обмоткам последнего подключаются входы автоматического устройства. На первый вход автоматичес" кого устройства подается напряжение нейтрали с вторичной обмотки трансфор- I матора напряжения, имеющей схему

f113867 соединения "разомкнутый треугольник", а на второй вход - опорное (линейное) напряжение Ц 1 с вторичной обмотки укаэанного трансформатора, имеющей схему соединения "звеэда с нулем". 5

Напряжение нейтрали Ц поступает на вход преобразователя 4 переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, равной О,ЗЦ > 10 и фильтр 5, основной частоты, который выделяет основную гармонику входного напряжения, Последнее с целью повышения чувствительности блока и точности настройки с помощью первого усилителя-формирователя б преобразуется в сигналы прямоугольной формы, которые поступают на первый вход фазочувствительного блока 7, Опорное напряжение i(0< проходя через Фазовращающий блок 8 и второй усилитель-формирователь 9, поступает на второй вход фазочувствительного блока 7, выход которого соединен с входом

Фильтра постоянной составляющей 10.

Последний через первый компаратор 1I, первый логический элемент И 12, третий логический элемент И 13 и первый релейный усилитель 14 соединен с управляющим входом первого контактора 15>

30 подключенного к сети и обеспечивающего прямое включение приводного двигателя 16 плунжеров дугогасящего реактора 2, а также через второй компаратор 17, второй логический элемент

И 18, четвертый логический элемент

И 19 и второй релейный усилитель 20 соединен с управляющим входом второго контактора 21, подключенного к сети и обеспечивающего реверсивное включение приводного двигателя 16 плунжеров

40 дугогасящего реактора 2. Выход фильтра 5 основной частоты через преобразователь 22 переменного напряжения в постоянное, сумматор 23, блок 24 ограничения и первый блок 25 задания

45 зоны нечувствительности соединен с вторым входом первого компаратора

11. Выход блока 24 ограничения через инвертор 26 и второй блок 27 задания эоны нечувствительности соединен с вторым входом второго компаратора

17. Выход блока 28 задания минимальной эоны нечувствительности соединен. с вторым входом сумматора 23. Выходы первого 12 и второго 18 логических элементов И соединены с двумя входами пятого логического элемента И 29, выход которого соединен с входом блока

30 времени, причем один выход последнего соединен с третьими входами третьего 13 и четвертого 19 логических элементов И, а второй выход — с управляющим входом третьего контактора

3 1, последовательно соединенного с выпрямителем 32,, подключенным к сети, Два выхода датчика 33 положения плунжеров соединены с входами первого 34 и второго 35 пороговых элементов, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами третьего 13 и четвертого 19 логических элементов И .

В нормальном режиме работы сети фильтр 5 выделяет основную гармонику из напряжения нейтрали U<, а преобра. зователь 22 преобразует полученное переменное напряжение в постоянное.

Последнее через сумматор 23 и блок

24 ограничения поступает на первый блок 25 задания зоны нечувствительности и через инвертор 26 — на второй блок 27 задания зоны нечувствительности. Блок 25 задает уставку+3, на входе компаратора I I а блок 27 уставку — о 1 на входе компаратора 17.

Эти уставки противоположны по знаку и равны по величине, причем значение последней зависит от напряжений нейтрали LI0, но в отличие от известного устройства значения уставок имеют ограничение своей максимальной и минимальной величины, которые создаются соответственно блоком 24 ограничения и блоком 28 задания минимальной зоны нечувствительности. Это обеспечивает большую чувствительность в зоне малых расстроек и исключает возможность ложной работы при больших расстройствах компенсации, При резонансной настройке угол между напряжениями 00п и UO равен нулю,.при перекомпенсации — больше нуля, при недокомпенсации - меньше нуля. Для определения фазы между этими напряжениями используется Фаэочувствительный блок 7, выходной сигнал которого усредняется фильтром постоянной составляющей 10. Выходной сигнал элемента 10 соответственно при р зонансной настройке равен нулю, при перекомпенсации — меньше нуля, при недокомпенсации — больше нуля.

Плунжерный дугогасящий реактор 2 является инерционной механической системой и если он постоянно от,.) рабатывает расстройку компенсации, возникают автоколебания, что отри11138 цательно сказывается на электроприводе плунжеров дугогасящего реактора.

Для устранения этого явления в устройство введены две зоны нечувствительности, которые определяются напряжениями уставок +U

При этом максимальные границы зон нечувствительности должны быть такими, чтобы, с одной стороны, ис- 10 ключить автоколебание околорезонансной настройки и,с другой стороны обеспечить остановку двигателя при выбеге внутри зоны нечувствительности. Минимальные значения зон не долж- 15 ны быть меньше уровня высших гармоник, которые проходят через фильтр

5 основной частоты и фазочувствительный блок 7, и постоянных составляющих, обусловленных дрейфом нуля 20 усилителей постоянного тока, входящих в функциональные. блоки.

Устройство работает следующим образом.

При расстройке компенсации на вы- 25 ходе фильтра постоянной составляющей 10 появляется некоторое напряжениеL1 ä соответствующего знака, которое при превышении абсолютной величиу анки + 0.)< HJIH — 0) вызы- Зо вает срабатывание одного из компараторов. Выходной сигнал последнего, I пройдя через логические элементы И 12 или 18 и 13 или 19, усиливается соответствующим релейным усилителем i4 или 20 и поступает на управляющий вход одного из контакторов 15 или 21.

Двигатель 16 плунжерного реактора

2 изменяет индуктивность последнего до тех пор, пока выходной сигнал

40 фильтра постоянной составляющей 10 не станет по абсолютной величине меньше напряжения уставки компаратора, т.е. пока не будет обеспечена настройка реактора в резонанс с се- 45 тью (или заданная настройка).

При возникновении замыкания на землю автоматическое устройство бло-. кируется и индуктивность реактора сохраняется неизменной. При однофаз- 50 ном замыкании на землю напряжение нейт1 али возрастает, превышая величину 0 3 Ц вЂ” величину уставки преобсР разователя 4 напряжения в логический. сигнал. На выходе последнего появляется логический сигнал, который, поступая на блокирующий вход логичес ких элементов И 12 и 18, запрещает

67 8 прохождение сигналон с выходов компараторов и, тем самым, блокирует действие устройства в данном режиме, обеспечивая запоминание предшествующей настройки дугогасящего реактора.

Для уменьшения выбега двигателя устройство обеспечивает динамическое торможение двигателя 16. Дпя этой цели служат блоки 29-32. Как только выходной сигнал фильтра постоянной составляющей 10 станет по абсолют1 ной величине меньше напряжения устав" ки компараторов, т.е. как только будет обеспечена заданная настройка, с выходом логических элементов И 12 и 18 на вход пятого логиче кого элемента И 29 поступают сигналы, равные логической единице, и на упранляющий вход блока 30 времени — логический сигнал с выхода пятого логического элемента И 29.

При поступлении сигнала на вход блока 30 времени на его выходах появляются сигналы, первый из которых запрещает прохождение . сигналов через третий 13 и четвертый 19 логические элементы И на управляющие входы контакторов 15 и 21, отключая двигатель от сети, и одновременно сигнал с второго выхода блока времени обеспечивает включение третьего контактора

31 и подачу постоянного напряжения на двигатель 16. Таким образом, осуществляется динамическое торможение двигателя 16, причем время существования сигналов на выходах блока 30 времени равно времени динами. ческого торможения, т.е. после остановки двигателя отключается третий контактор 3 1 и разрешается прохождение с1и налов через третий 13 и четвертый 19 логические элементы И на управляющие входы контакторов 15 и 21.

Для отключения двигателя 16 в крайних положениях плунжеров дугогасящего реактора служат блоки 33 -35. При подходе плунжеров к одному из крайних положений на одном из выходов датчика

33 положения плунжеров появляется сигнал, который поступает на вход одного из пороговых элементов 34 или

35. Выходной сигнал последнего поступает на второй вход одного из логических элементов И 13 или 19, запрещая прохождение сигнала через последний на управляющий вход соответствующего контактора 15 или 21, и двигатель отключается.

1! 13867

Составитель О. Наказная

Редактор Л. Алексеенко Техред С.Легеза Корректор В. Бутяга

Заказ 6631/44 Тираж 613

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Все блоки предлагаемого устройства можно реализовать с помощью бесконтактных элементов, что существенно повысит в целом его надежность. Применение изобретения дает возможность повысить точность настройки компенсации в указанных режимах и исключить автоколебания в автоматической системе.

Применение предлагаемого устройства позволит улучшить качество процессов в компенсированной электрической сети.