Устройство для компенсации емкостного тока однофазного замыкания

 

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 Н 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3729066/24-07 (22) 18,04.84 (46) 23.01.86. Вюл. М 3 (71) Ленинградский ордена Ленина. электротехнический институт им, В.И.Ульянова (Ленина) (72) Ю.А,Шестопалов, А.А.Медведев, А.П,Ксенофонтов и В.Я.Островский (53) 621.316.925(088.8) (56) Лихачев Ф.А. Замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью

Ф и с компенсацией емкостных токов.

M. Энергия, 1971, с. 148.

Авторское свидетельство СССР

702458, кл. Н 02 J 3/18, 1977.

i(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ

EMK0CTH0I"О ТОКА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее реактор, подключенный между нулевой точкой источника сети и землей, пороговый блок, генератор, переключающий элемент, триггер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения электробезопасности путем повышения быстродействия, оно снабжено генератором тактовых импульсов, тремя логическими элементами И-НЕ, ждущим мультивибратором, блоком вспомогательных емкостей, дополнительной обмоткой реактора, блоком выделения абсолютной величины сигнала, счетчиком, „„SU„„1206876 А переключающий элемент выполнен в виде симметричных тиристоров, причем вторичная обмотка реактора подключе- на через блок выделения абсолютной величины сигнала к пороговому блоку, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, на второй вход которого подключен генератор тактовых,импульсов, выход порогового блока соединен также с R -входом триггера, 5 -вход которого подключен к выходу первого логического элемента И-НЕ, выход которого подключен на вход второго логического. элемента И-НЕ, а его выход соединен с третьим входом третьего логического элемента И-НЕ, на второй вход которого подключен генератор, выход триггера соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к R -входу счетчика и к первому входу третьего логического элемента И-НЕ, выход которого соединен со счетным С -входом счетчика, выходы которого подключены к управляюшим электродам симметричных тиристоров, подключенных с одной стороны к нулевой точке источника сети, а с другой — через емкости блока вспомогательных емкостей к земле.

1206876 изобретение относится к техническим средствам защиты; снижающим

1 величину тока однофазного замыкания (0,3) на землю (корпус), в электрических системах с изолированной нейт

» ралью при их переводе в режим компенсированной нейтрали и может быть применено в системах напряжением

2-35 кВ любой отрасли промышленности, а также в химической, металлур- »р гический, текстильной промьпцленности, на судах морского и речного, промыслового и транспортного флота, Целью изобретения является повышение электробезопасности путем повышения быстродействия,.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — выходные диаграммы элементов. 2О

Устройство содержит нулевую точку 1 трехфазного источника питания, компенсирующий реактор 2 с0 вторичной обмоткой, блок 3 выделения абсолютной величины сигнала, 25 пороговый блок 4, тактовый генератор 5 с частотой сети, совпадающей с частотой тока нейтрали, выполненньи» на операционном усилителе,, генератор б с частотой колебания 1„ логические элементы И-НЕ 7-9, RS— триггер 10, ждущий мультивибратор 11, выполненный на базе операционного усилителя, двоичный счетчик 12, симметричные тиристоры 13, компенсиру35 юшие емкости 14 с весами h С, 2 о С, 4 и С, 8 д С и т.д. распределенная емкость сети.

Предлагаемое устройство необхо, димо д@я компенсации емкостных то4О ков, возникающих при прикосновении человека,.и определяемых распределенной емкостью кабелей и емкосгных фильтров для защиты от радиопомех—

4t индуктивным током. В случае полной компенсации в образовавшемся, ».С -контуре за счет введения дополнительных емкостей возникает явление резонанса, при этом на реакторе набл»одается пиковое значение напряжения, .на несколько порядков превышающее падение напряжения на реакторе при недокомпенсации или перекомпенсации.

Источником информации о полной компенсации может служить превышение напряжения, снимаемого со вторичной обмотки реактора с заданного порогового уровня, причем пороговый уровень должен быть больше уровня напряжения на вторичной обмотке при недокомпенсации, задаваемой пороговым устройством. Следовательно, интервалом для регулировки компенсации может служить время с» (фиг. 2).

Компенсация достигается подключением дополнительных компенсирующих емкостей величиной аС„„„ коммутируемых посредством симметричных тиристоров, име»ощих определенное время включения 4 в8 кл ь время вь»ключения 4 вы„„°

Следовательно, максимальная частота 1„ генератора 6 включения Д С

I определяется BpeMeHeM T вил ° г в,» л

1 т. е. 1„= — — ----. При большой в м в»»к»» недокомпенсации за время k», учитывая 1„, за время t » компенсация может и не наступить.

Дальнейшая компенсация в этом случае происходит в следующий момент времени ь», Для повышения быстродействия в предлагаемом устройстве до порогового блока может быть поде ключен блок выделения аюсоблютной . величины сигнала, который позволяет повысить быстродействие устройства в два раза, Количество подключаемьи компенсирующих емкостей определяется формулой С, =аC»„n где и, — максимальное количество подключаемых емкостей. Следователь р- к но и макс — где С вЂ” емкость ср- к

У

А»нн необходимая для компенсации, подключаемая между нулевой точкой источника и землей (корпусом), При больших значениях(. „»» достигает очень больших значенйй, а следовательно, большого количества требуется и симметричных тиристоров и емкостей

Для уменьшения количества элементов и угрощения схемы предлагается использовать двоичный счетчик

»» с весом каждого разряда 2, причем выход каждого разряда подключает через соответствующие симметричные о тиристоры емкости весом 4С м„„ 2 соответствующие весу. управляющего

»»1 разряда счетчика (2 подключает емкость весом аС 2 " ) .

Устройство работает следующим образом.

Параметры реактора 2 выбираются таким образом, чтобы даже при полностью подключеннь»х потребителях собл»одалось условие 1, > 7 »»„„, 1206876

Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность компенсации, быстродействие настройки на резонанс и технологи ность в изготовлении. где 1 — ток через реактор, с мокс — емкостной ток, возникаю—

СЧКЬ. МОКС щий в сети с максимальной эквивалентной емкостью, поэтому при начальном включении устройства сеть может находиться только в состоянии недоКомпенсации.

В случае недокомпенсации выход порогового блока 4 находится в состоянии логической "1", который подает- 1б ся на вход схемы И-НЕ 7 и на R -вход триггера 10. При формировании генератором 5 тактовых импульсов вырабатываются импульсы ("1"), поступающие на второй вход логического элемента И-HE 7, в результате чего на выходе элемента И-HE 7 формируются нулевые импульсы "0", которые посту- пают на вход логического элемента И-НЕ 7 и на 8 -вход триггера 10, 2О выход которого переходит в состояние

"1". Этот сигнал поступает на вход ждущего мультивибратора 11, который фоРмиРует по переднему фронту этого импульса нулевой импульс "0" — длительностью намного меньшей длительности 11 и . Данный нулевой им— пульс поступает на R -вход счетчика. (обнуление счетчика) 12 и на первый вход логического элемента И-НЕ 9, который блокируется на время, равное длительности импульса со ждущего мультивибратора 11. Одновременно элемент И-НЕ 8 инвертирует входной сигнал и вырабатывает соответствен35 но единичные импульсы, поступающие на вход -HE 9, на вход которого постоянно поступают импульсы с генератора 6.

Таким образом, в момент снятия

40 блокировки выхода схемы И-HE 9 на счетный С-вход счетчика 12 поступают импульсы с частотой генератора 6, при этом сигналы, вырабатываемые на выходах счетчика, поочередно вклю.

45 чают соответствующие симметричные тиристоры 13, тем самым подключая параллельно реактору 2 компенсирующие емкости 14 g C до наступления компенсации. При наступлении ком;1 пенсации контур LC настроен на резонанс, напряжение ча вторичной обмотке реактора 2 резко возрастает, и превышает пороговый уровень порогового блока 4, вследствие чего на выходе порогового блока 4 вырабатывается нулевой импульс, который переводит триггер 10 в состояние

"0" и блокируется логический элемент И-HE 7, а соответственно и элемент И-НЕ 9. Вследствие чего частота с генератора 6 не поступает на вход счетчика 12, который сохраняет. состояние своих выходов на момент блокировки. Устройство находится в данном состоянии до момента недокомпенсации или перекомпенсации. При наступлении перекомпенсации (подключенне дополнительных потребителей) или недокомпенсации (отключение потребителей) напряжение на вторичной обмотке 2 падает, вследствие чего нулевые импульсы с порогового блока не поступают, а по приходу единичного импульса с генератора 5 на выходе логического элемента И-HE 7 вырабатывается нулевой импульс, который переводит триггер 10 в состояние "1". Положи— тельным передним фронтом этого импульса запускается ждуший мультивибратор 11, на выходе которого вырабатывается обнуляющий блокирующий сигнал. На выходе логического элемента И-НЕ 8 вырабатывается разрешающий сигнал "1". По окончании длительности блокирующего сигнала со ждущего мультивибратора 11 на счетный вход счетчика 12 поступают импульсы с частотой генератора 6, который сигналами на своих выходах поключает 6G до наступления компенсации. Цикл работы устройств В закончен.

1206876

Нвйюммнацюи Мнпеипщкн ии иереломпеидал. &7

Составитель О.Наказная

Техред И.Пароцай Корректор A.3имокосов,Редактор Г.Волкова

Филиал ППП "Патент", г.улгород, ул.Проектная, 4

Заказ 8726/55 Тираж f . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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