Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях



Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях

 


Владельцы патента RU 2475915:

ООО "НПП БРЕСЛЕР" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ путем воздействия на индуктивность дугогасящего реактора. Технический результат заключается в повышении точности настройки и снижении установленной мощности электрооборудования. Указанный технический результат достигается тем, что для определения параметров контура нулевой последовательности сети используется свободная составляющая переходного процесса, несущая полную информацию о собственной частоте и добротности контура, которая выделяется из напряжения смещения нейтрали, а для формирования в контуре сети импульса опорного тока используется источник в режиме большой скважности, имеющий малую установленную мощность. Данный способ обеспечивает необходимую точность настройки на любой заданный режим компенсации во всем диапазоне регулирования индуктивности ДГР, в том числе, и в сетях с комбинированным заземлением нейтрали. Он не ограничивает тип применяемого дугогасящего реактора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Известны способы экстремальной настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю путем регулирования индуктивности дугогасящего реактора (ДГР), в которых достигают максимума естественного или искусственного смещения напряжения нейтрали в нормальном режиме сети, либо используют фазовые характеристики сети, выделяя опорные напряжения и сводя к нулю угол между выбранными напряжениями [1]. Первые обладают недостаточной чувствительностью, а вторые, несмотря на усложнения введением модуляции, остаются зависимыми от смещения нейтрали и добротности контура сети.

Наиболее близким к предлагаемому является способ настройки компенсации, заключающийся в том, что в контур нулевой последовательности (КНП) сети вводят опорный ток непромышленной частоты, измеряют полный ток контура и напряжение смещения нейтрали, выделяют соответствующие составляющие тока и напряжения и определяют емкостное и индуктивное сопротивления контура, соотношение которых используют для оценки текущей расстройки контура и формирования соответствующего регулирующего воздействия на изменение индуктивности дугогасящего реактора [2].

В отличие от экстремальных, этот способ мало зависит от естественного смещения нейтрали и обладает расширенным диапазоном настройки. Однако для достижения требуемой точности измерений и вычислений параметров, используемых для оценки текущей расстройки, необходимо применение мощного источника опорного тока. В сетях с параллельно включенными ДГР (нерегулируемыми - «базовыми») и в сетях с комбинированным заземлением нейтрали требуется источник опорного тока с повышенной установленной мощностью. Это является недостатком, ограничивающим область применения рассмотренного способа.

Способ настройки компенсации, в котором применяют генератор переменной частоты взамен источника опорного тока с фиксированной частотой, и с его помощью определяют параметры КНП сети на резонансной частоте, когда потребляемая мощность минимальна [3], эффективен только при высоких добротностях КНП сети. В сетях с комбинированным заземлением нейтрали, осуществляемым присоединением параллельно ДГР высокоомного резистора, измеряемый контур оказывается низкодобротным и эффект от использования генератора переменной частоты становится незначительным. Для реализации данного способа требуется сложное вспомогательное электрооборудование в виде генератора переменной частоты повышенной мощности. Этот недостаток ограничивает область применения способа.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности настройки и снижение установленной мощности электрооборудования.

Указанная цель достигается тем, что настройку компенсации емкостных токов замыкания на землю производят способом, по которому в КНП сети формируют опорный ток кратковременного действия, фиксируют кривую напряжения смещения нейтрали, выделяют свободную составляющую переходного процесса, определяют собственную частоту контура и при расхождении ее с промышленной частотой формируют регулирующее воздействие на изменение индуктивности реактора.

Кроме того, свободную составляющую переходного процесса определяют как разностный сигнал, полученный путем наложения двух участков кривой напряжения смещения нейтрали, зафиксированных до и после действия опорного тока.

Суть метода заключается в использовании для настройки переходной характеристики КНП сети, несущей полную информацию о собственной частоте и параметрах контура. Для получения этой характеристики достаточно кратковременного воздействия на КНП сети в виде импульса опорного тока, вводимого в КНП сети через сигнальную обмотку ДГР. Для выделения реакции контура в виде свободной составляющей переходного процесса достаточно одного контрольного сигнала, например, осциллограммы напряжения, снимаемой с трансформатора напряжения секции или с той же сигнальной обмотки ДГР. Свободная составляющая, получаемая как разностный сигнал путем наложения двух фрагментов контрольной осциллограммы, зафиксированной до и после действия импульса опорного тока, не зависит от естественного и искусственного смещения нейтрали. Оценка расстройки производится сравнением промышленной частоты с частотой свободных колебаний. Собственная частота контура определяется с учетом декремента затухания свободного колебательного процесса и таким образом повышается точность настройки в низкодобротных контурах сети. Данный способ обеспечивает необходимую точность настройки на любой заданный режим компенсации во всем диапазоне регулирования индуктивности ДГР, в том числе и в сетях с комбинированным заземлением нейтрали. Поскольку источник опорного тока работает в экономичном импульсном режиме с большой скважностью, то его установленная мощность оказывается много меньшей, чем в прототипе.

Таким образом, предложенный способ, в отличие от прототипа, имеет более широкие возможности, он позволяет учитывать добротность контура сети и производить более точную настройку компенсации емкостных токов замыкания на землю, для его реализации требуется экономичное электрооборудование, имеющее значительно меньшую установленную мощность.

Для пояснения принципа действия на чертеже приведена одна из возможных функциональных схем устройства, использующего предлагаемый способ. Схема содержит электрическую сеть с изолированной нейтралью напряжением 6-35 кВ, подключенный к ее нейтрали через питающий трансформатор 1 дугогасящий реактор 2, сигнальная обмотка которого подключена к источнику опорного тока 3, емкости фаз сети на землю 4 и трансформатор напряжения 5, с обмотки «разомкнутый треугольник» которого снимается контрольное напряжение смещения нейтрали. Это контрольное напряжение фиксируется в блоке регистратора, действующего синхронно с импульсным источником опорного тока, затем в блоке вычисления 7 из фрагментом осциллограммы, зафиксированных до и после воздействия опорного тока, выделяется свободная составляющая переходного процесса, определяются параметры контура сети и вычисляется коэффициент расстройки, который сравнивается в блоке 8 с заданной уставкой настройки. В блоке 9 по сигналу рассогласования формируется соответствующее управляющее воздействие на привод 10 плунжера реактора 2.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети в контрольной обмотке дугогасящего реактора время от времени формируется с помощью источника 3 короткий импульс опорного тока и одновременно с ним запускается блок регистратора 6. В этом блоке производится запись осциллограммы напряжения смещения нейтрали, охватывающей короткий временной интервал до момента воздействия импульса опорного тока и весь временной интервал переходного процесса, обусловленного воздействием импульса опорного тока. В вычислительном блоке 7 производится выделение фрагментов осциллограммы, в котором присутствует свободная составляющая переходного процесса и в котором она отсутствует. Из этих двух фрагментов в вычислительном блоке формируется разностный сигнал в виде осциллограммы свободной составляющей затухающего переходного процесса, которая используется для определения собственной частоты и добротности контура сети. Выходной величиной вычислительного блока является текущая величина коэффициента расстройки контура сети, который вычисляется по формуле

где f0 - собственная частота контура; fC - частота сети 50 Гц.

На основании сигнала рассогласования, формируемого блоком 8 в результате сравнения расчетной величины коэффициента расстройки с заданной уставкой, блок 9 вырабатывает управляющее воздействие на привод 10 плунжерного дугогасящего реактора, которое направлено на увеличение или уменьшение его индуктивности. Это воздействие может формироваться непрерывно или пошагово, до установки заданного режима настройки сети. Во втором случае периодичность, а следовательно, и скважность подачи импульса опорного тока могут задаваться очень большими.

Данный способ не имеет ограничения по применению с другими типами дугогасящих реакторов, использующие алгоритмы управления, отличающиеся от рассмотренного.

Высокая точность настройки в данном способе достигается за счет использования непосредственного измерения собственной частоты контура сети, которое к тому же производится с учетом добротности контура. Следует отметить, что для получения необходимого измерительного сигнала в контур сети достаточно вводить короткий импульс опорного тока, длительностью в пределах 5-10 мс, при этом периодичность подачи импульса и его скважность могут выбираться достаточно большими, руководствуясь лишь условиями непрерывного или пошагового процесса регулирования реактора. Этим обусловлено использование для реализации данного способа источника опорного тока с очень малой установленной мощностью.

Предложенный способ является новым, ранее неизвестным и он существенно отличается от аналогов и прототипа.

Источники информации

1. Черников А.А. Компенсация емкостных токов в сетях с заземленной нейтралью. М., «Энергия», 1974 г., с.83-84.

2. А.с. 1443077 (Россия). Гумин М.И. Способ настройки компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях. Опубл. в БИ 45, 1988 (Прототип).

3. Патент РФ 2222857. Долгополов А.Г. Способ автоматической настройки дугогасящего реактора. Опубл. в БИ…, 2004.

Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях, заключающийся в том, что формируют опорный ток в контуре нулевой последовательности, измеряют напряжение смещения нейтрали и воздействуют на изменение индуктивности дугогасящего реактора, отличающийся тем, что формируют опорный ток кратковременного действия, фиксируют кривую напряжения смещения нейтрали, выделяют свободную составляющую переходного процесса как разностный сигнал, полученный путем наложения двух участков кривой напряжения смещения нейтрали, зафиксированных до и после действия опорного тока, определяют собственную частоту контура и при расхождении собственной частоты контура с промышленной частотой формируют регулирующее воздействие на изменение индуктивности реактора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнергетических сетях. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для компенсации реактивной мощности в автономных трехфазных электроэнергетических сетях.

Изобретение относится к устройству для оказания влияния на передачу электроэнергии к имеющей несколько фаз линии переменного тока с фазовыми модулями, которые содержат, соответственно, контактный вывод переменного напряжения для соединения с одной фазой линии переменного тока и два соединительных вывода, причем между каждым соединительным выводом и каждым контактным выводом переменного напряжения проходит ветвь фазового модуля, состоящая из последовательного соединения подмодулей, которые содержат, соответственно, схему на силовых полупроводниковых приборах и накопитель энергии, параллельно подключенный к схеме на силовых полупроводниковых приборах, причем соединительные выводы соединены друг с другом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в серийно выпускаемых асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, используемых в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, в частности электроподвижного состава переменного тока с полупроводниковыми преобразователями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации мощной индуктивной нагрузки, например, при работе мощных электродвигателей, в сетях переменного тока одновременно с их работой на активную нагрузку.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения, и может быть использовано при создании трансформаторных подстанций с высокой эффективностью потребления и использования электроэнергии и стабильным напряжением у потребителей

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности трехфазных потребителей, преимущественно промышленных предприятий

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано и может быть использовано в силовой электронике

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока высокого напряжения, и может быть использовано на подстанциях воздушных линий передач с установленными на них шунтирующими реакторами и батареями статических конденсаторов

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования реактивной мощности резкопеременных нагрузок (РПН)

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества электрической энергии за счет исключения в сетевом токе гармонических составляющих, генерируемых нелинейной нагрузкой без применения дополнительных силовых фильтрующих LC-цепей. Согласно способу измеряют мгновенные значения трехфазного тока сети, выделяют выбранные гармонические составляющие этого тока, производят пофазное сложение данных гармонических составляющих, формируют токи коррекции для каждой фазы сетевого тока, содержащие выделенные гармонические составляющие и имеющие фазовый сдвиг 180 электрических градусов, и, выдавая в каждую фазу соответствующие токи, добиваются компенсации гармонических составляющих сетевого тока. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам фильтрации и компенсации (УФК) в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ. Устройство фильтрации и компенсации системы тягового электроснабжения содержит последовательно соединенные главный выключатель с замыкающим блок-контактом и пультом управления на его включение, первый реактор и первую секцию конденсаторов, вторую секцию конденсаторов с параллельно включенным вторым реактором, и третью секцию конденсаторов с третьим реактором и демпфирующим резистором, подключенным между точкой соединения второй и третьей секцией конденсаторов и рельсом. В схему устройства введен контактор с приводом, включенный между третьим реактором и рельсом, а цепь включения контактора соединяет пульт управления с его приводом через замыкающий блок-контакт главного выключателя. Технический результат - повышение эффективности снижения бросков тока и напряжения при одновременном упрощении устройства. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам с использованием полупроводниковых приборов для передачи по кабелю на подводный объект электрической энергии, которая, в частности, применяется для зарядки электрической аккумуляторной батареи, установленной на этом подводном объекте. Технический результат заключается в улучшении технико-экономических показателей, увеличении коэффициента связи между обмотками трансформатора повышенной частоты, улучшении электромагнитной совместимости трансформатора повышенной частоты и других элементов устройства, снижении пульсации выходного напряжения устройства до допустимого уровня, а также повышении качества электроэнергии, получаемой от устройства потребителями электроэнергии подводного объекта. Для этого заявленное устройство (варианты) содержит следующие основные элементы, установленные на судне-носителе в блоке инвертора: однофазный автономный инвертор напряжения повышенной частоты, блок управления этим инвертором, входной конденсатор и первичную обмотку трансформатора повышенной частоты, а также расположенные на подводном объекте в блоке выпрямителя вторичную обмотку трансформатора, однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель, сглаживающий реактор и выходной конденсатор, при этом обмотки трансформатора повышенной частоты снабжены в первом варианте плоскими магнитными экранами, а во втором - чашечными сердечниками и центральными стержнями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для повышения коэффициента полезного действия воздушной линии электропередачи, а также качества электроэнергии, отпускаемой сельскохозяйственным потребителям. Технический результат заключается в снижении потерь активной мощности, электроэнергии и потерь напряжения в воздушной электрической сети, что повысит коэффициент полезного действия воздушной линии электропередачи, а также качество электроэнергии, отпускаемой сельскохозяйственным потребителям. Мачтовая электростанция-компенсатор содержит синхронный генератор, присоединяемый к воздушной линии электропередач через управляемый разъединитель, и газовый двигатель внутреннего сгорания, установленные на АП-образной опоре виброустойчивого исполнения. Разъединитель выполнен с индивидуальным ручным приводом. Электростанция снабжена устройствами управления и контроля параметров воздушной линии электропередачи, а также выключателем синхронного генератора, клапаном подачи газа и фрикционной муфтой сцепления, имеющими индивидуальные электромагнитные приводы, активизируемые устройством управления. Фрикционная муфта сцепления связывает или разъединяет валы синхронного генератора и газового двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.
Наверх