Устройство для автоматической компенсации емкостного тока замыкания фазы на землю в сетях напряжением 6-35 кв

 

Устройство для автоматической компенсации емкостного Тока замыкания фазы на землю в сетях напряжением 6-35 кВ позволяет повысить качество компенсации емкостного тока электрической сети путем повышения быстродействия резонансной настройки дугогасящего реактора в режиме замыкания на землю. Это достигается воздействием иа интегрирующий блок импульсов с выхода измерительного фазочувствительного блока с учетом различных реткимов работы злектрической сети, а также введением дополнительной рабочей обмотки дугогасящего реактора, включенной последовательно с соединенными параллельно рабочей обмоткой и обмотками управления через силовые тиристоры. При этом устройство содержит логический элемент ИЛИ, два органа времени с выдержкой времени на отпускание, орган времени с выдержкой времени на срабатьшание, два последовательно соединенных логических элементов И-НЕ,логический элемент И и интегрирукшсий блок. 2 ил. г ko b

А1 щ 4Н02Л3 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTPA

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3793774/24-07 (22) 06.07.84 (46) 07.05.86. Бюл. ИУ 17 (71) Ивановский ордена "Знак Почета" энергетический институт им.В.И.Ленина (72) Ю.В. Баков и В.А. Клюшкин (53) 621.316.935.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 680098, кл. Н 02 Н 3/18, 1975.

Стеианчук Д.Н. и др. Автоматичес«ая настройка плунхерных дугогасящих катушек в кабельных сетях 6-10кВ.

Электрические станции, 1976, В 10, с. 69; рис. 1-2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

КОИПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ

ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ

6-35 кВ (57) Устройство для автоматической компенсации емностного тока замыкания фазы на землю в сетях напрякением 6-35 кВ позволяет повысить качество компенсации емкостного тока электрической сети путем повышения быстродействия резонансной настройки дугогасящего реактора в ремиме замыкания на землю. Это достигается воздействием на интегрирующий блок импульсов с выхода измерительного фаэочувствительного блока с учетом различных ремимов работы электрической сети, а татке введением дополнительной рабочей обмотки дугогасящего реактора, включенной последовательно с соединенными параллельно рабочей обмоткой и обмотками управления через силовые тиристоры. При этом устройство содержит логический элемент ИЛИ, 3 два органа времени с выдержкой времени на отпускание, орган времени с выдержкой времени на срабатывание, два последовательно соединенных логических элементов И-НЕ,логический элемент

И и интегрирующий блок. 2 нл.

1229899

Изобретение относится к автоматизации систем электроснабжения и предназначено для автоматической компенсации емкостных токов однофазного замыкания в электрических сетях напря жением 6-35 кВ.

Цель изобретения — повышение качества компенсации емкостного тока.

На фиг. 1 приведена схема устройства;. на фиг. 2 — временная диаграмма процесса формирования управления в регуляторе автоматической настройки тока компенсации.

Схема содержит управляемый объект

1 и регулятор 2. Управляемый объект 1 состоит из силового трансформатора 3, дугогасящего реактора 4, имеющего две рабочие обмотки 5 и 6, две обмотки

7 и.8 управления, тиристоры 9 и 10, магнитопровод 11 электрической сети

12 и трансформатор 13 напряжения. В нейтраль силового трансформатора 3 включен дугогасящий реактор 4. Цепи, состоящие соответственно из обмотки управления 7 и тиристора 9, обмотки

8 управления и тиристора 10, подключены параллельно рабочей обмотке

6, расположенной на среднем стержне магнитопровода 11. Общая точка соединения обмоток 6-8 соединена последовательно с другой рабочей обмоткой 5..

Регулятор 2 содержит входной разделительный блок 14 трансформаторного типа, входящий в блок определения поврежденной фазы, включающий также блок 16 обнаружения (БО) и блок 17 распознавания образа поврежденной фазы (БРОПФ) .блок 18 обработки напряжения поврежденной фазы, состоящий из последовательно соединенных фильтра 19 и формирователя 20 прямоугольных импульсов, блок 21 обработки напряжения нулевой последовательности, имеющий фильтр 22, фазосдвигающее устройство 23 и формирователь

24 прямоугольных импульсов. Регулятор 2 содержит также измерительный фазочувствительный блок 25, цепь разряда конденсатора интегрирующего блока 26, содержащую два последовательно соединенных логических эле:мента И-НЕ 27 и 28,и цепь заряда конденсатора интегрирующего блока 26 с логическим элементом И 29, блок 30 фазового управления тиристорами 9 и

10, логический элемент ИЛИ 31, орган

32 времени с выдержкой времени на

40 срабатывание и два органа 33 и 34 времени с выдержкой времени на отпускание, при этом Е,Ж,H,Ð,È,П,Г,И,К,Л— сигналы на выходе соответственно блоков 18,21,25,26,30-34.

На вход разделительного блока 14 подаются фазные напряжения и напряжение нулевой .последовательности от трансформатора 13 напряжения, первичная обмотка которого соединена с электрической сетью 12. Размноженные фазные напряжения и напряжение нулевой последовательности подаются на вход блока 16, фазные напряжения— на вход блока 17, напряжение нулевой последовательности — на вход канала

21 обработки этого напряжения ° Один из выходов блока 16 соединен с входом логического элемента ИЛИ 31, а другой — с блоком 17, выход которого связан с блоком 18 обработки напряжения поврежденной фазы. Обработанные напряжения поврежденной фазы и напряжение нулевой последовательности подаются на вход блока 25, выходы которого соединены с входами блока

26 через цепи разряда и заряда.

Выход блока 31 подсоединен к входам органов 32-34 времени, выходы которых подключены соответственно к входам блоков 27 и 29, а также блоков

28 и 30. На другие входы блока 30 подаются сигналы с выхода блока 26 и напряжение нулевой последовательности с выхода блока 24. Импульсы управления с выхода блока 30 поступают в цепи управления тиристоров

9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении в электрической сети 12 однофазного замыкания на землю (t,) в нейтрали трансформатора

3 на дугогасящем реакторе 4 появляется напряжение нулевой последовательности 3 U . По рабочим обмоткам 5 и

6 реактора 4 начинает протекать ток компенсации. Напряжение нулевой последовательности 3 U появляется на выводах обмоток, соединенных с разомкнутый треугольник, трансформатора

13 напряжения. Фазные напряжения а, Ь, C и напряжение нулевой последовательности 3 U, трансформатора 12 напряжения 13 подаются на входной блок

14. Напряжение поврежденной фазы электрической сети 12 снижается, а напряжение здоровых фаз повышается.

1229899

В блоке 14 напряжения размножаются и разделяются с помощью трансформато" ров, образуя два выхода. С одного выхода блока 14 фазные напряжения и

3 U. подаются в блок 15 определения поврежденной фазы, который выдает сигналы на выходе блока 16 обнаружения, соответствующие поврежденной фазе. Выходной сигнал с блока 16 поступает на вход логического элемента 10

ИЛИ 31 и на один из входов БРОПФ 17, ° на другой вход которого подаются фаэные напряжения блока 14. Напряжение поврежденной фазы U появляется на выходе блока 17 и подается в блок 18 15 обработки напряжения поврежденной фазы, состоящий из фильтра 19 низкой частоты и формирователя 20 прямоугольных импульсов. Напряжение 3 U, с выхода блока 14 подается в другой блок 20

21 обработки напряжения нулевой последовательности, состоящий из фильтра

22 низких частот, фазосдвигающего устройства 23 и формирователя 24 прямоугольных импульсов. Прямоугольные 25 импульсы Е и Ж соответственно с выходов блоков 20 и 24 поступают в фазочувствительный измерительный блок 25, который выдает сигнал М на одном из своих выходов, если напряжение 3 U, ЗО отстает от напряжения поврежденной фазы U, или сигнал Р на другом своем выходе, если 3 U опережает U

При совпадении прямоугольных импульсов напряжений 3 U и U сигнал на выходе блока 25 отсутствует, что соответствует резонансной настройке дугогасящего реактора с электрической сетью.

Режим работы регулятора устанавливается органами 32 и 34 времени, которые запускаются от сигнала Г, поступающего с выхода блока 31, в случае наличия в электрической сети

;замыкания фазы на землю. Органы 33 и 34 времени срабатывают мгновенно и подают разрешающие сигналы К и Л соответственно на входы блоков 28 и 30.

Для повьппения помехоустойчивости регулятора в начальный момент замыкания вводится временная задержка t„ на выходной сигнал И блока 32. Для повьппения надежности работы тиристоров 9 и 10 дугогасящего реактора 4, для их защиты от ударных токов включения, а также для сокращения длительности переходного процесса в дугогасящем реакторе 4 включение реактора под напряжение нейтрали трансформатора 3 осуществляется при полностью закрытых тиристорах, когда индуктивное сопротивление реактора максимальное, а ток компенсации минимальный, Конденсатор интегрирующего блока в этом случае заряжен до максимального напряжения Н источника питания. При недокомпенсации на логический блок

И-НЕ 27 поступают сигналы M и И.Образуется цепь разряда конденсатора интегрируюшего блока 26. Напряжение на конденсаторе изменяется в соответствии с кривой Н. Блок 30 фазового управления тиристорами начинает выдавать управляющие сигналы П на открытие тиристоров 9 и 10-реактора 4.

Импульсы управления П синхронизируются с напряжением 3 U, с выхода блоisa 24. Чем больше фазовый сдвиг прямоугольных напряжений Е и Ж, т.е. чем вьппе расстройка реактора, тем быстрее разряжается конденсатор интегрирующего блока 26, меньше угол управления тиристоров 9 и 10 и быстрее нарастает ток компенсации в дугогасящем реакторе 4. При подходе к резонансной точке настройки (t ) скорость изменения угла направления снижается. Напряжение на конденсаторе Н блока 26, а соответственно, и угол управления тиристоров при резонансной настройке остаются неизменными.

Если в момент времени t (фиг. 2) происходит отключение ряда кабельных линий, вызванное оперативным вмешательством обслуживающего персонала, происходит расстройка дугогася@его реактора. Наступает режим йерекомпенсации, Тогда импульсы P и И соответственно с выходов: блока 25 поступают на логический элемент И 29, образуя цепь заряда конденсатора интегрирующего блока 26. Напряжение на конденсаторе Н возрастает, импульсы управления П тиристора сдвигаются вправо на временной оси, а соответственно, увеличивается и угол управления тиристоров 9 и 10. Ток компенсации снижается. По достижении резонансной настройки (y ) импульсы Р с выхода блока 25 пропадают.

Ь.

Дугогасящий реактор 4 работает по принципу самоподмагничивания. По обмоткам 7 и 8 протекает выпрямленный ток компенсации, который обеспечивает подмагничивание крайних стержней маг-.

1229899 ннтопровода. При полностью открытых ,тиристорах 9 и 10 подмагничивание магнитопровода наибольшее, а индуктивное сопротивление реактора 4 минимальное. С увеличением угла управления тиристоров индуктивное сопротивление возрастает и соответственно снижается ток компенсации. Для снижения содержания высших гармонических 1О в токе компенсации реактора 4 все магнитные стержни выполнены с немагнитными зазорами. Работа магнитопровода 11 из электрической стали осуществляется на линейном ненасыщенном участке кривой намагничивания. Для снижения крайности регулирования тока дугогасящего реактора до экономич- ности целесообразного уровня, равного

3-5, обмотки 7 и 8 управления подклю- 20 чены к. рабочей обмотке 6. Дополнительная обмотка 5 включена последовательно к параллельно соединенным обмоткам 6-8, что в свою очередь, снижает затраты на тиристоры 9 и 10, к кото- 25 рым подводится лишь небольшая доля напряжения нейтрали трансформатора.

Быстродействие изменения тока дугогасящего реактора не превышает 0,02 с за счет включения тиристоров непосредственно в цепи протекания тока компенсации.

Если в момент времени t< (фиг.2) исчезает замыкание фазы на землю, напряжение на поврежденной фазе вос- 35 станавливается, а напряжение в нейтрали Э П снижается до напряжения несимметрии электрической сети 12. Импульсы И с выхода блока 32 пропадают, так как с блока 15 определения пов- 40 режденной фазы через блок 31 не поступает сигнал Г. Интегрируюпдй блок

26 переходит в режим хранения, который обеспечивается отсутствием сигнала с выхода блоков 27 и 29 и нали- 45 чием сигнала К с выхода органа 33 времени, который имеет выдержку времени на отпадание при исчезновении сигнала Г на его входе, Блок 30 фа,зового управления продолжает выда- 50 вать управляющие импульсы на тиристоры с углом управления, соответст-. вующим резонансной настройке. Выдержка времени на отпускание органа 33 времени выбирается иэ условия обеспе-55 чения надежного восстановления напряжения в поврежденной фазе электрической сети. В момент времени t снижается сигнал Л с входа блока 30.Прекращается поступление импульсов управления П на тиристоры 9 и 10, но сохраняется уровень напряжения Н на выходе блока 26, соответствующий резонансной настройке реактора. В момент времени t снимается сигнал К с выл хода блока 28. Интегрирующий блок 26 устанавливается в начальное состояние.

В случае возникновения перемежающейся дуги в месте замыкания, фазы электрической сети на землю различают два режима работы электрической сети: замыкание фазы на землю и кратковременное исчезновение замыкания фазы на землю (дуга погасла).

При замыкании фазы на землю устройство работает аналогично.

При погасании дуги напряжение на нейтрали исчезает не мгновенно, а затухает в течение нескольких периодов с частотой, зависящей от настройки дугогасящего реактора. При недокомпенсацин частота свободных колебаний

3 U меньше 50 Гц, а при перекомпенсации — выше 50 Гц. Работа регулятора продолжается и в режиме свободных колебаний до того момента, пока блок 16 обнаружения поврежденной фазы выдает разрешающий сигнал. Блок 16 имеет элементы, реагирующие на уровеиь повышения напряжения в здоровых фазах электрической сети. При свободных колебаниях уровень напряжений в здоровых фазах снижается, и как только станет меньше уставки максимальных элементов, активная работа регулятора прекращается.

Достигнутая настройка сохраняется до нового кратковременного замыкания фазы на землю.

При быстром регулировании дугогасящий реактор заблаговременно настраивать нецелесообразно, так как к моменту окончания переходного процесса в дугогасящем реакторе он будет настроен. Настройка реактора только после замыкания фазы на эемпю имеет следующие преимущества: во время переходного процесса ток через дугу меньше, чем при настройке заранее, при точной настройке в резонанс в нормальном режиме могут возникнуть феррореэонансные перенапряжения„ вызванные взаимодействием силового трансформатора с емкостью электрической сети, умень12298 шаются потери на управление дугогасящим реактором и т.д.

Формула изобретения

Устройство для автоматической компенсации емкостного тока замыкания фазы на землю в сетях напряжением

6-35 кВ, содержащее силовой трансформатор, в нейтраль которого включен fO дугогасящий реактор, блок управления реактором, измерительный трансформа" тор напряжения с выходными обмотками фазного напряжения и напряжения нулевой последовательности, KOTopb3e 3$ подключены к входу блока определения поврежденной фазы, один из выходов которого, конкретизирующий данные о поврежденной фазе, соединен через блок обработки напряжения поврежден- р ной фазы с одним из входов измерительного фазочувствительного блока, к другому входу которого подключен другой выход блока определения,конкретизирующий данные с обмотки напряжения д нулевой последовательности измерительного трансформатора напряжения через блок орработкй напряжения нулевой последовательности, о т л и ч а ю -, щ е е с я тем, что, с целью повъипе-Зб ния качества компенсации емкостного тока, в него введены два формирователя прямоугольных импульсов, логический элемент ИЛИ, два органа времени

99 8 с вццержкой времени на отпускание, орган времени с выдержкой времени на срабатывание, два последовательно соединенных логических элемента И-НЕ, логический элемент И и интегрирующий блок, причем два формирователя прямоугольных импульсов являются выходами блоков обработки напряжений поврежденной фазы и нулевой последовательнос- . ти, выход элемента ИЛИ подключен к третьему выходу блока определения поврежденной фазы, соответствующему данным о повреждении хотя бы одной из фаз, а выход соединен с входами органов времени с выдержкой времени на отпускание, причем выход органа времени с выдержкой ввемени на срабатывание соединен с одним as входов элемента И и первого элемента И-НЕ, а выходы первого органа времени с выдержкой времени на отпускание под" ключены к одному из входов второго элемента И-НЕ, выходы второго органа времени с выдержкой времени на отпускание - к одному иэ входов блока управления реактором, другие входы элемента И и первого элемента И-HE подключены к выходам измерительного фазочувствительного блока, а выходы второго элемента И-НЕ и элемента И подключены соответственно к инверсному и прямому входам интегрирующего блока, выход которого соединен с другим входом блока управления реактором.

1229899 229899 оси .Ю

Составитель О. Наказная

Техред М.Ходаиич Корректор А. Зимокосов

Редактор Г. Гербер

Заказ 2456/56 Тира к 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ултород, ул. Проектная, 4