Способ автоматической настройки дугогасящего реактора и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю в сетях 6-35 кВ путем воздействия на индуктивность дугогасящего реактора, включенного в нейтраль питающего трансформатора. Техническим результатом является повышение точности настройки компенсации и надежности в работе электрической сети. Указанный технический результат достигается тем, что в нормальном режиме работы сети непрерывно отслеживается емкостное сопротивление контура нулевой последовательности за счет ввода в нейтраль через реактор источника непромышленной частоты и измерения на этой частоте соответствующих тока и напряжения. При возникновении замыкания индуктивность управляемого дугогасящего реактора настраивается в резонанс с ранее измеренным сопротивлением контура сети с помощью замкнутой системы автоматического регулирования путем сравнения этого сопротивления с текущим сопротивлением реактора как функции его тока и напряжения на промышленной частоте. Способ обеспечивает отсутствие резонансных явлений в нормальном режиме при заведомо высоком сопротивлении реактора, а также быстродействующую и точную его настройку в момент замыкания на землю за счет наличия замкнутого канала автоматического регулирования, который отслеживает текущие значения тока, напряжения и сопротивления реактора независимо от нелинейностей характеристик реактора и системы управления. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для настройки компенсации емкостного тока замыкания на землю в сетях 6-35 кВ путем воздействия на индуктивность дугогасящего реактора (ДГР), включенного в нейтраль питающего трансформатора.

Известны способы экстремальной настройки компенсации, в которых либо достигают максимума естественного или искусственного смещения напряжения нейтрали в нормальном режиме работы сети, либо используют фазовые характеристики сети, выделяя опорные напряжения и сводя к нулю угол между выбранными напряжениями. Первые обладают недостаточной чувствительностью и низким быстродействием при пошаговом достижении точки резонанса. В устройствах, использующих фазовые характеристики, даже при их значительном усложнении введением модуляции опорного сигнала трудно обеспечить остаточную точность, помехозащищенность и независимость от естественного смещения нейтрали, добротности контура сети и других ее параметров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ, заключающийся в том, что создают на нейтрали искусственный потенциал непромышленной частоты и осуществляют резонансную настройку по результатам прямого измерения емкости сети как функции тока нулевой последовательности непромышленной частоты при постоянстве соответствующей ЭДС на нейтрали. Способ отличается универсальностью и надежностью измерения.

Недостатками способа являются настройка ДГР в резонанс до момента замыкания, что повышает величину резонансных перенапряжений и снижает надежность работы сети, а также невозможность применения управляемых подмагничиванием реакторов, которые принципиально имеют возможность обеспечить быструю настройку в момент замыкания на землю, тем самым исключая потери на управление и резонансные явления в нормальных режимах. Кроме того, при настройке подмагничиваемого реактора в нормальном режиме указанный способ не исключает погрешности, связанные с нелинейностью вольт-амперных и регулировочных характеристики подобных реакторов.

Цель изобретения - повышение точности настройки компенсации и надежности работы электрической сети.

Указанная цель достигается тем, что в нормальном режиме работы сети непрерывно отслеживается емкостное сопротивление контура нулевой последовательности за счет ввода в нейтраль через реактор источника непромышленной частоты и измерения на этой частоте соответствующих тока и напряжения, а при возникновении замыкания индуктивность управляемого дугогасящего реактора настраивается в резонанс с ранее измеренным сопротивлением контура сети с помощью замкнутой системы автоматического регулирования путем сравнения этого сопротивления с текущим сопротивлением реактора как функции его тока и напряжения на промышленной частоте.

Упрощенная блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, изображена на чертеже и содержит следующие элементы: входные преобразователи тока и напряжения непромышленной частоты 1, входные преобразователи тока и напряжения промышленной частоты 2, умножители 3, коммутатор 4, запоминающее устройство 5, пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор 6, систему импульсно-фазового управления (СИФУ) 7, преобразователь тока подмагничивания реактора 8, источник непромышленной частоты 9, который делением промышленной частоты питания 220 В на три выдает частоту 16,6 Гц, управляемый подмагничиванием реактор со встроенными дополнительными обмотками и трансформатором тока 10, питающий трансформатор 11, в нейтраль которого подключается реактор, и стандартный трансформатор напряжения типа НТМИ или НАМИ 12, со вторичных обмоток которого в схему устройства поступают напряжения смещения нейтрали непромышленной и промышленной частоты.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме источник 9 подключен к дополнительной обмотке реактора и на входные преобразователи 1 поступают ток и напряжение частотой 16,6 Гц. В результате деления напряжения на ток на выходе одного из умножителей 3 непрерывно отслеживается сопротивление контура нулевой последовательности сети, обусловленное ее конфигурацией и емкостью фаз относительно земли. При возникновении замыкания источник 9 отключается от сигнальной обмотки реактора, последнее значение емкостного сопротивления контура запоминается блоком 5, а на СИФУ подается разрешение на выдачу управляющих импульсов в преобразователь.

Одновременно на СИФУ 7 от ПИ-регулятора 6 поступает сигнал управления, соответствующий рассогласованию между измеренным ранее сопротивлением сети и сопротивлением реактора, получаемым с выхода другого умножителя 3 путем деления поступающих через преобразователи 2 текущих значений напряжения и тока реактора на частоте 50 Гц. В первый момент времени после замыкания ток холостого хода реактора близок к нулю, рассогласование максимально, и ПИ- регулятор через СИФУ полностью открывает тиристоры преобразователя 8, обеспечивая тем самым скорейший выход реактора в резонансный режим. По достижении требуемого значения тока подмагничивания и сопротивления реактора, равного зафиксированному сопротивлению емкостного контура сети, сигнал рассогласования на ПИ-регуляторе становится нулевым, и далее поддерживаются параметры резонансной настройки до исчезновения или ликвидации персоналом однофазного замыкания.

При замыканиях через переходные сопротивления, когда напряжение смещения нейтрали меньше фазного, соответственно меньше будут напряжение на реакторе и его рабочий ток, поддерживаемый замкнутым контуром регулирования таким образом, чтобы сохранить резонансную настройку по сопротивлению. После устранения замыкания и снижения напряжения смещения нейтрали ниже заданной уставки коммутатор с выдержкой времени возвращает сему в исходное состояние для замера текущих значений сопротивления контура нулевой последовательности сети на частоте генератора 16,6 Гц.

Таким образом, описанное устройство использует способ, заключающийся в прямом измерении наиболее информативного и достоверного параметра - сопротивления реактора и его автоматическом регулировании в режиме замыкания на землю сравнением с предварительно измеренным сопротивлением контура нулевой последовательности. Такой способ и устройство обладают следующими преимуществами.

1. В нормальных режимах обеспечивается отсутствие резонансных перенапряжений в силу максимальной расстройки из-за высокого индуктивного сопротивления неподмагниченного реактора. При этом достаточно точно, надежно и просто (благодаря наличию в реакторе сигнальной обмотки и простоте реализации генератора частоты 16,6 Гц) отслеживается текущее значение сопротивления контура нулевой последовательности сети. Потери на управление реактором отсутствуют.

2. Переход на частоту 16,6 Гц повышает чувствительность измерений и исключает зависимость амплитуды сигналов от отклонений промышленной частоты, позволяя применить широкополосные фильтры с невысокой добротностью.

3. В режимах замыканий на землю достигаются высокое быстродействие, точность и надежность благодаря наличию замкнутой системы регулирования по прямым параметрам реактора. Этим исключаются как погрешности из-за нелинейных регулировочных характеристик, так и погрешности настройки или уходов параметров элементов контура регулирования под воздействием температуры, старения и т.п. (замкнута система обеспечивает выход на расчетное значение непосредственными сравнениями).

Реализация способа обеспечивается на стандартной аппаратуре измерения и регулирования, как аналоговой, так и цифровой.

Формула изобретения

1. Способ автоматической настройки дугогасящего реактора, включенного в нейтраль питающего трансформатора, заключающийся в создании на нейтрали искусственного потенциала непромышленной частоты путем введения в нейтраль источника непромышленной частоты, отличающийся тем, что измеряют емкостное сопротивление контура на непромышленной частоте, а в момент возникновения однофазного замыкания на землю запоминают емкостное сопротивление контура, отключают источник непромышленной частоты и осуществляют резонансную настройку реактора в замкнутом контуре автоматического регулирования путем сравнения ранее зафиксированного емкостного сопротивления и текущего сопротивления реактора, определяемого по току реактора и напряжению нейтрали на частоте сети.

2. Устройство автоматической настройки дугогасящего реактора для осуществления способа по п.1, содержащее включенный в нейтраль питающего трансформатора дугогасящий реактор с двумя встроенными дополнительными обмотками и трансформатором тока, источник непромышленной частоты, подключенный к одной из дополнительных обмоток реактора через коммутатор, соединенный с трансформатором напряжения, с вторичных обмоток которого поступает напряжение смещения нейтрали, отличающееся тем, что оно снабжено контуром автоматического регулирования, включаемым в работу при режиме однофазного замыкания на землю, состоящим из двух групп входных преобразователей тока и напряжения, подключенных своими входами к трансформаторам тока и напряжения, а выходами к двум умножителям, выход одного из которых подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора, а выход второго - к запоминающему устройству, которое подключено другим своим входом к коммутатору, а выходом к второму входу пропорционально-интегрального регулятора, выход которого соединен с входом блока импульсно-фазового управления, выход которого подается на вход преобразователя, соединенного своими выходами с второй дополнительной обмоткой реактора.

РИСУНКИ

Рисунок 1

QZ4A - Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Брянцев Александр Михайлович

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ООО "Энергия-Т"

Характер внесенных изменений (дополнений):Прекращение действия договора по обоюдному согласию сторон

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 25.01.2005 № 20765

Извещение опубликовано: 20.11.2005        БИ: 32/2005

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия