Устройство для компенсации потенциала поврежденной фазы
Устройство для компенсации потенциала поврежденной фазы предлагается использовать для компенсации токов замыкания на землю и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сетях. Надежность устройства повышается созданием компенсирующей ЭДС в обмотках разделительного 14 и регулировочного 9 трансформатороЕ, которая трансформируется через компенсирующий трансформатор 6 в сеть в противофазе с потенциалом поврежденной фазы относительно земли за счет встречного включения первичной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора . При возникновении замыкания в фазе А срабатьшает блок 18 управления компенсацией и включает выклн:чатель 10, далее регулируется коэффициент трансформации вторичной обмотки 8 регулировочного трансформатора 9 путем изменения количества витков вторичной обмотки 8 до тех пор, пока потенциал поврежденной фазы не снизится до минимума. Аналогично схема работает при замыканиях на других фазах 1 При этом соотношение коэффициентов трансформации . регулировочного и разделительного трансформаторов должно быть равно 30°-5in3o , .,
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А (5D 4 Н 02 Н 9/08
Ф, „
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ т со k,tip С Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbiTMA (21) 3798077/24-07 (22) 10.08.84 (46) 07.01.86. Бюл.! - 1 (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) Д.Н.Степанчук, В.И.Груба, А.А.Чупайленко и А.A.Áåëèêîâ (53) 621.318.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1!i 858170, кл. Н 02 Н 9/08, 1979. Авторское свидетельство СССР В 989666, кл. Н 02 Н 9/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ (57) Устройство для компенсации потенциала поврежденной фазы предлагается использовать для компенсации токов замыкания на землю и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сетях. Надежность устройства повышается созданием компенсирующей ЭДС в обмотках разделительного 14 и регулировочного 9 трансформаторов, которая трансформируется через компенсирующий трансформатор 6 в сеть в противофазе с потенциалом поврежденной фазы относитепьно земли за счет встречного включения перви ной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора. При возникновении замыкания в фазе А срабатывает блок 18 управления компенсацией и включает выключатель 10, далее регулируется коэффициент трансформации вторичной обмотки 8 регулировочного трансформатора 9 путе..1 изменения количества — èòêîâ вторичной обмотки 8 до тех пор, пока потенциал поврежденной фазы не снизится до минимума. Аналогично схема работает при замыканиях на других фазах. При этом соотношение коэффициентов трансформации регулирогочноге и разделительноГо трансформаторов должно быть равно 1203632 ров; где Х вЂ” индуктивное сопротивление r нулевой последовательности присоединительного z» компенсирующего трансформатоактивное сопротивление этого же контура; активное сопротивление в месте заземления нейтра— л„-;. 3 ил. Изобретение относится к автоматическим устройствам компенсации тока и напряжения, к устройствам ,цля компенсации токов замыкания на земл»о и может быть использовано, в перву»о очередь, для компенсации токов замыкания на землю и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сетях, специфика эксплуатации которых требует »IQBblIIIBHHoz» нацежности и.безопасности работы, кроме того, в промышленности, в городских или сельских сетях, как в высоковольтных, так и в низковольтных. Цель изобретения — повышение нацежности устройства. На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 векторная диаграмма напряжений; »а фиг.3 — блок выбора поврежденной фазы и цепей управления вык»почателями. Устройство (фиг.1) состоит из трехфазного присоединитегьного транс форматора 1 с первичной обмоткой 2, соециненной по схеме звезды с нейтралью, вторичной обмоткой 3, соединенной по схеме треугольника, Первичная обмотка 2 присоединительного трансформатора 1 подключена к сети 4, а нейтраль соединена с одним концом первичной обмотки 5 компенсирующего трансформатора 6, другой конец которой заземлен. Вторичная обмотка 7 компенсирующего трансфор-матора 6 оцним концом соединена с вторичной обмоткой 8 регулировочного трансформатора 9, а другим концом подключена к соответствующим погпосам трехфазных выключателей 10 — 12, вторичная обмотка 7 компенсирующего трансформатора 6 так же подключена другим своим концом к соответствующим полюсам выключателей 10— 4О где е е,=e е =Е1 е =е о о о» необходимая компенсирующая ЭДС1 основная ЭДС (равная по величине фазной величине напряжения); дополнительная ЭДС (равная по величине »»аден»по напря.. 12. К этим же выключателям соответственно подключены первичная обмотка 13 разделительного трансформатора 14, начало вторичной обмотки 15 раз5 делительного трансформатора 14 и конец первичной обмотки 16 регулировочного трансформатора 9. Конец первичной обмотки 15 разделительного трансформатора 14 соединен с началом первичной обмотки 16 регулировочного трансформатора 9. Вход трехфазного трансформатора 17 напряжения соединен с сетью 4, а выход — с блоком 18 управления. Блок 15 )9 регулирования содержит регулиро,вочный трансформатор 9 и раздели.тельный трансформатор 1О. Выход блока 18 управления соединен с цепями управления выключателей 10 — 12. Если замыкание в сети 4 происходит в точке 20, включается выключатель 10 (на фиг.1 заштрихован). Принцип работы устройства компенсации заключается в создании элект3 родвижущей силы в первичной обмотке трансформатора компенсации, которая должна компенсировать потенциал поврежденной фазы относительно земли, и, следовательно, ток замыка30 ния (причем компенсировать емкостную и активную составляющие этого тока) . Исследования (теоретические и физические ) показывают (фиг. 2}, что в нейтраль сети 4 через компенсирующий трансформатор 6 должна быть введена компенсирующая ЭДС, равная 1203632 4 где Ч и Х 55 жения, создаваемому током нулевой последовательности или током замыкания на полном сопротивлении цепи компенсации) полное сопротивление нулевой последовательности цепи компенсации; ток нулевой последовательности, протекающий по цепям 7 =P yy q j)( где 11т — активное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов; " — индуктивное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов; активное сопротивление в 3 месте заземления нейтрали (сопротивление контура заземления подстанции). Основная ЗДС 8 синфазна с фазным о напряжением поврежденной фазы (Аиг.2); дополнительная ЭДС е имеет фазу, не зависящую от емкости сети, но зависящую от 4 сопротивления нулевой последовательности цепи компенсации, а именно Ro+P, С! = cl Г с t p рс "О - 0 1 — Ааза дополнительной ЭДС; — соответственно активное и индуктивное сопротивление цепи компенсации;. „д относительные потери в изоляции сети; активная проводимость изоляции сети 9 coC — емкостная проводимость изоляции сети. Основная ЭДС вводится с вторичной обмотки 3 присоединительного трансформатора 1 черзе соответствующий выключатель )О (или 11,12) на вто— ричную обмотку 7 компенсирующего трансформатора 6. Дополнительная ЭДС вводится через вторичную обмотку 8 регулировочного трансформатора 9, ток, созданный дополнительной ЭДС, протекает на вторичной обмотке 5 ! О ! 7 компенсирующего трансформатора 6. Таким образом, дополнительная ЭДС трансформируется в сеть ч. Формируется дополнительная ЭДС при помощи регулирозочного 9 и разделительного ! 4 трансформаторов. Составляющая Й дополнительной ЭДС подается на первичную обмотку 16 регулировочного трансформатора 9, а, составляющая 1m подается на первичную обмотку 13 разделительного трансформатора 14. Ток, созданный трансформацией составляющей Ке протекает в первич ной обмотке 16 регулировочного трансформатора 9, создавая в последней ЭДС, которая геометрически суммируется с составляющей kk. Таким образом во вторичную обмотку 8 регулировочного трансформатора 9 трансформируется дополнительная ЗДС. Регулируя количество витков вторичной обмотки 8 регулировочного трансАорматора 9 можно изменять величину дополнительной ЭДС. Так как с изменением емкости сети фаза дополнитель» ной ЭДС не меняется, то регулирование одного параметра (числа витков вторичной обмотки 8 регулировочного трансформатора 9) достаточно для настройки на любой емкостной ток сети 4. Фаза дополнительной ЗДС определяется соотношением коэффициентов трансформации разделительного 14 и регулировочного 9 трансформаторов Iî,(î " с 30 )созеO Х,, со530 -61п50 = о о о т о . о со 30 — s>n 30 г фиг. 2 и вь|бирается в зависимости от полного сопротивления цепи нулевой последовательности. Устройство работает следующим образом. При возникновении замыкания в фазе А срабатывает блок 16 управления компенсацией и включает выключатель ! О, далее регулируется коэффициент трансформации вторичной обмотки 8 регулировочного трансформатора 9 путем изменения количества витков вторичной обмотки 8 до тех пор, пака потенциал поврежденной фазы не снизится до минимума. Компенсирующие ЭДС трансформируются ерез компенсирующий трансформатop в сеть в противофазе с потен40 50 5 1203 циалом поврежденной фазы относитель-» но земли эа счет встречного включения первичной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора. Применение схемы соединения встречных обмоток присоединительного трансформатора в треугольник позволяет уменьшить содержание высших гармоник в остаточном токе замыкания на землю, так как гармони- 10 ки кратные 3 замыкаются в обмотке треугольника, уменьшить сопротивление нулевой последовательности присоединительного трансформатора в ! 3 раза, а это уменьшает сопротивление нулевой последовательности цепи компенсации в целом, падение напряжения на этом сопротивлении, и соответственно уменьшает требуемую величину дополнительной ЭДС компенсации. А это, в свою очередь, уменьшает мощность дополнительных источников компенсации: разделительиого и регулировочного трансформаторов. Назначением блока 18 управления 25 компенсацией (фиг.3) являются определение поврежденной фазы и включение соответствующих выключателей. Реле 21 — 23 нагряжения подключены на разные напряжения к трансформатору 17 напряжения. Контакты 24 26 этих реле включены в цепи питания трехфазных выключателей 27 29. Питание для выключателей подается через контакты 30 и 31. Блок 18 управления компенсацией работает следующим образом, В нормальном режиме при отсутствии замыкания на землю реле 21 — 23 напряжения находятся под напряжением, а их контакты 24 — 26 разомкнуTb1. И соответственно все выключатели не включены. При возникновении .замыкания на землю, например в фазе Д, фазное напряжение этой фазы падает, реле 21 замыкает свой контакт 24, и выключатель 10 включателя. Аналогично схема работает при замыканиях на других фазах. Дополнительные трансформаторы при определенном соотношении их коэффициентов трансформации обеспечивают полную компенсацию потенциала поврежденной фазы относительно земли при регулировании лишь одного параметра числа витков вторичной обмотки регулировочного 632. б трансформатора и снижении пределов регулирования, что значительно повышает надежность работы устрой ства в сети и упрощает конструкцию устройства. Формула и э обре т е н и я Устройство для компенсации потенциала поврежденной фазы, содержа» щее присоединительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети, соединена в звезду, нейтраль которой соединена с землей через первичную обмотку однофаэного компенсирующего трансформатора, к вторичной обмотке присоединительного трансформатора подключены пофазно входы двух трехфазных выключателей, трехфазный трансформатор напряжения подключен входами к трехфазной сети, а выходами — к входу блока управления компенсацией, к выходам последнего подключены цепи управления трехфазными выключателями, блок регулирования, включающий разделительный и регулировочный трансформаторы, входом соединенный с одним из выводов вторичной обмотки компенсирующего трансформатора, а выходами подключенный к трехфазным выключателям, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения на дежности, оно снабжено третьим трех«, фазным выключателем, вторичная обмотка присоединительного трансформатора: соединена в треугольник, регулировочный трансформатор выполнен в виде двухобмоточного трансформатора, причем выходы первого полюса первого трехфазного выключателя„ второго полюса второго трехфазного выключателя и третьего полюса третьего трехфазного выключателя соединены с одним выводом первичной и с одним выводом вторичной обмоток регулировочного трансформатора, а также с одним выводом первичной обмотки разделительного трансформатора, другой вывод первичной обмотки регулировочного трансформатора соединен с одним выводом вторичной обмотки компенсирующего трансформатора, который является входом блока регулирования, а другой вывод вторичной обмотки регулировочного трансформатора соединен с одним выводом вторичной обмотки раздели7 тельного трансформатора, выходы второго полюса первого трехфазного выключателя, третьего полюса второго трехфазного выключателя и первого полюса третьего трехфазного выключателя соединены с другим выводом первичной обмотки разделительного трансформатора, выходы третьего полюса первого трехфазного выключателя, первого полюса второго трехфазного выключателя и второго полюса третьего трехфазного выключателя соединены с другим выводом вторичной обмотки компенсирующего и другим выводом вторичной обмотки разделительного трансформаторов, причем соотношение коэффициентов 1203632 10 трансформации регулировочного и разделительного тарйсформаторов должно быть равно XT о, о Соэ 30 -51A 30 7 "Т ") где XT — индуктивное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов; R — активное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов; г — активное сопротивление в месте заземления нейтрали. 7203632 Составитель О.Наказная Редактор О.Головач Техред А.Кнкемезей Корректор В.Бутяга Тираж 619 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Заказ 8426/57 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4
