Способ автоматической настройки дугогасящего реактора

 

Сущность изобретения: в способе автоматической настройки дугогасящего реактора измеряют мгновенные значения фазного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности во время бестокой паузы в цепи перемещающегося однофазного замыкания на землю, а измеренные величины экстраполируют на время работы очередной по времени ступени . Экстраполяцию осуществляют для всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой ступени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключают на ту ступень , для которой полученная вероятность минимальна. 3 ил.

союз coe:-тских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Н 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4829667/07 (22) 19.02,90 (46) 30.10,92, Бюл, ¹ 40 (71) Донецкий политехнический институт (72) В.И.Груба, А.А.Чупайленко и В,А.Лысенко (5G) Авторское свидетельство СССР

¹ 943983, кл. Н 02 Н 9/08, 1980.

Ж. Электротехника, № 10, 1978, с. 14-18. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ДУГОГАСЯЩЕГО РЕАКТОРА (57) Сущность изобретения: в способе автоматической настройки дугогасящего реакИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно в электрических сетях, оборудованных дискретно перестраиваемыми дугогасящими реакторами для компенсации емкостного тока замыкания на землю в режиме перемещающегося однофаэного замыкания на землю во время бестоковой паузы цепи замыкания.

Известен ряд способов, используемых для автоматической настройки компенсации (ЛНК) емкостного тока замыкания.на землю; по модели сети; по реактивной проводимости нулевой последовательности (НП) сети; по фаэовым характеристикам; по экстремальным характеристикам; по частотным параметрам; по постоянной времени восстановления напряжения поврежденной фазы; по соотношению величин параметров нулевой последовательности сети.

Например, способ настройки ДГР по частотным параметрам контура НП состоит в измерении частоты свободных колебаний в контуре нулевой последовательности во

« . Ы 1772866 А1 тора измеряют мгновенные значения фаэного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности во время бестокой паузы в цепи перемещающегося однофазного замыкания на землю. а измеренные величины экстраполируют на время работы очередной по времени ступени. Экстраполяцию осуществляют для всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой ступени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключают на ту ступень, для которой полученная вероятность минимальна. 3 ил. время искусственного или естественног переходного процесса. Частота этих коле баний однозначно определяет качество на стройки ДГР: в случае точной настройки она равна частоте напряжения сети, при недокомпенсации она выше и при перекомпенсации — ниже, Частота свободных колебаний и степень расстройки v связаны следующим образом: ч=1-„= — — =1 — —; г,р н:,р или в,=ш Т-v, где в — частота напряжения сети; ш — частота свободных колебаний;

1 — емкостный ток сети;

lp ToK ДГР;

С вЂ” емкость сети;

L — индуктивность ДГР.

Недостатком всех перечисленных способов в случае использования только дискретно перестраиваемых дугогасящих реакторов (ДГР) является то, что максимальная точность настройки ограничива1772866

40 тока. ется величиной ступени изменения тока реактора.

Как известно, при дуговом однофазном замыкании на землю в сети с компенсированной нейтралью дуга в месте замыкания погасает при переходе через О. После чего в колебательном контуре, образованном емкостью сети и индуктивностью дугогасящей катушкИ происходят свободные колебания и если частота этих колебаний совпадает с частотой сети, то восстановление на дуговом промежутке происходит со скоростью затухания свободных колебаний контура, т.е. достаточно медленно для восстановления электрической прочности flpo межутка, Отметим, что высокая точность настройки желательна во всех случаях и необходима, если применяется компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания на землю, т.к. при этом переходный процесс в контуре НП более продолжителен, Кроме того, все известные в настоящее время устройства, реализующие данные способы, обладают большой задержкой распространения сигнала, т.е. временем между поступлением сигнала на вход устройства и выдачей управляющего сигнала на ДГР. В лучшем случае это время составляет единицы периодов напряжения сети, что важно если используется быстроперестраиваемый (например, с помощью тиристоров ) ДГР, собственное время перестройки которого не превышает пол периода тока через него.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ настройки дугогасящих реакторов, состоящей в переключении отпаек ДГР в определенные моменты периода протекающего через ДГР тока. При этом существует принципиальная возможность переключать ступени настройки каждые пол периода протекающего через ДГР

Способу-прототипу присущи те же недостатки, что и другим аналогичным способам, Цель изобретения — повышение эффективности гашения дуги.

Поставленная цель достигается автоматической настройкой дугогасящего реактора, заключающийся в том, что переключают ступени настройки два раза втечение периода протекающего через дугогасящий реактор тока, отличающийся тем, что. с целью повышения эффективности гашения дуги, во время бестоковой паузы в цели перемежающегося однофаэного замыкания на землю измеряют мгновенные значения фаз5

35 ного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности, измеренные величины экстраполируют на время работы очередной по времени ступени, при этом экстраполяцию осуществляют для всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой ступени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключают на ту ступень, для которой полученная вероятность минимальна.

Повышение эффективности гашения дуги происходит вследствие того, что в течение каждого полупериода тока в реакторе его настройка постоянна и совпадает с одной из его ступеней, а в среднем за один или несколько периодов частота свободных колебаний в контуре НП, определяемая настройкой, может принимать значения, промежуточные по отношению к ступеням настройки, кроме того, повышение скорости настройки обьясняется тем, что выбор следующей очередной ступени настройки производится на основании анализа предыдущего полупериода тока в ДГР и время, которое проходит после внешнего воздействия (например, изменения емкости сети) до реакции на это воздействие предлагаемой системы автоматического регулирования не превышает половины длительности периода тока в ДГР, а для окончания переходного процесса регулирования необходимо еще пал периода, т.е. не более чем за

1 период тока в ДГР достигается полная перестройка ДГР после внешнего воздействия.

Фиг.1, 2 иллюстрирует предлагаемый способ, На них приведены осциллограммы напряжения нулевой последовательности и фазного напряжения поврежденной фазы для случая, если точная настройка лежит точно посредине между ступенями ДГР и переключение ступеней производится в моменты перехода тока в ДГР через ноль (фиг.1) и переключение ступеней не производится в ходе переходного процесса после погасания дуги (по способу-прототипу) (фиг.2). Потерями в обоих случаях пренебрегаем. Как видно; предлагаемый способ позволяет получить значительно меньшее напряжение на поврежденной фазе (равное разности изображенных напряжений).

©иг.3 показывает структурную схему устройства для осуществления предлагаемого способа, где 1- тиристорный переключатель, 2 — контролер программируемый; 3, 4 — аналого-цифровые преобразователи; 5— дугогасящей реактор; 6 — трансформатор напряжения.

1772866

Фиг.2 показывает, что при отключении частот напряжения свободных колебаний и напряжения НП с ка>кдым периодом происходит накапливание фазового сдвига, при достижении 180 эти колебания будут в противофазе и к повре>кденной фазе будет приложено удвоенное фазное напряжение.

Предлагаемый способ позволяет избежать подобного накопления фазового сдвига и повторного зажигания дуги за счет снижения напряжения на дуговом промежутке.

Еще раз отметим, что чем длиннее переходный процесс (меньше коэффициент затухания), тем выше эффективность предлагаемого способа, Коэффициент затухания имеет низкие значения в случае компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания на землю.

Проиллюстрировать предлагаемый способ можно на таком наглядном примере: пусть необходимая нам точная настройка

ДГР лежит точно посредине между двумя его ступенями, тогда если мы будем поочередно включать каждые пол периода эти две ступени, то получим длительность периода свободных колебаний в точности равную длительности периода напряжения сети, что нам и нужно. Вследствие того, что наши свободные колебания имеют форму, отличную оТ синусаидальных, все же останется некоторое напряжение между поврежденной фазой и землей, но оно будет значительна меньше, чем в случае какой-нибудь из дискретных настроек (фиг,1,2), Чтобы получить возма>кность поддерживать в контуре

НП колебания с любой (не только находящейся точно посредине между имеющимися дискретными ступенями регулирования) усредненной длительностью периода можно воспользоваться способом flo формуле изобретения. В этом случае в пределе при увеличении времени, в течение которого происходит усреднение длительности периода.мы можем добиться сколь угодно малой ступени его изменения или другими словами получить плавную настройку дискретно перестраиваемого ДГР.

Вообще говоря, пользоваться в данном случае понятием "частота" беэ оговорок нельзя, т.к. колебания в контуре НП не являются периодическими. Анализировать предлагаемый способ лучше всего было бы только ва временной области.

Таким образом, суть предлагаемого способа управления настройкой дугагасящего реактора состоит в том, чтобы два раз, в период свободных колебаний в контуре

НП выбирать такую очередную ступень настройки, чтобы в течение следующего палупериода тока в реакторе напряжение нулевой последовательности (мгнавенные значения) минимально отличалось от фазного напряжения поврежденной фазы. Предсказать каким будет последнее напряжение не трудно — параметры напряжения сети от

10 а также токи ступени реактора, которые была включена предыдущей и ступени, катару;о мы собираемся вкл ючить (дл ител ьнасть полупериода обратно пропорциональна корню квадратному тока через реактор). Та20 ким образом, предсказав параметры колебаний в контуре НП на ближайший полупериод, мы можем выбрать наиболее оптимальную ступень настройки, например. па критерию гинимума максимального ат25 клонения напряжения втечение включенного состояния этой ступени.

Значительный эффект может быть достигнут при использовании данного спасо30 ба в электрических сетях, питающих предприятия повышенной пожаро- и взрывоопасности, например угольные шахты, Формула изобретения

Способ автоматической настройки дугагасящего реактора, закл ачающийся в том, чта переключают ступени настройки два раза в течение периода, протекающего через дугагасящий реактор токов, о т л и ч а ю40 шийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения дуги, во время бестокавой паузы в цепи перемежающегося однофазного замыкания на землю измеряют мгновенные значения фазного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности, измеренные величины экстраполируют на время работы очередной па времени ступени, при этом экстраполяцию осуществляютдля всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой сту45

50. пени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключа ат на ту ступень, для которой полученная вероятность. минимальна. периода к периоду практически не изменяются. Предсказать параметры напряжения

НП на очередной следующий полупериод тока в реакторе также можно, зная парамет15 ры напряжения НП в текущем полупериоде, 1772866

1772866

Составитель А. Чупайленко

Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор Т, Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3849 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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