Устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора в резонанс с сетью

 

О Il И С А Н И Е ()771797

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ж

З

°

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.08.78 (21) 2653616/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К..

Н 02 3 3/18

Геоударстеенный комитет

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38 (53) УДК 621.316. .925 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 25.10.80 (72) Авторы изобретения

В. К. Обабков и Ю. Н. Целуевский

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОИКИ

ДУГОГАСЯЩЕГО РЕАКТОРА В РЕЗОНАНС С СЕТЬЮ

Изобретение относится к области энергетики, предназначено для автоматической настройки компенсации емкостных токов однофазных замыканий на землю и может использоваться как в нормальном режиме эксплуатациии сети, так и в режиме перемежающегося однофазного дугового замыкания.

Известно устройство для автоматической настройки дугогасящей катушки, в кабельных сетях, содержащее емкость, подключенную к одной из фаз сети, фазовращающий мост, на вход которого подано напряжение смещения нейтрали, а выход подключен ко входу фазочувствительного усилителя, причем на второй вход фазочувствительного усилителя подано фазное напряжение той фазы, к которой присоединена емкость, а выход подан на схему управления приводом дугогасящего реактора. Данное устройство предназначено для работы в нормальном режиме эксплуатации сети и может быть приспособлено для режима глухого замыкания (1).

Недостатком устройства является низкая точность вследствие чувствительности его к изменениям несимметрии сети, что существенно ограничивает возможность применения данного устройства в сетях со значительной естественной несимметрией. Недостатком является также низкая помехоустойчивость данного устройства.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для автоматической настройки тока компенсации в режиме перемежающегося дугового замыкания. Оно основано на измерении собственной частоты контура нулевой

1о последовательности относительно частоты сети, и содержит частотный дискриминатор, вход которого подключен к выходу дугогасящего реактора, а выход — ко входу механизма настройки, причем частотный дискриминатор выполнен в виде двух параллельных цепочек, подключенных к сравнивающему устройству и содержащих дифференциатор и безынерционное звено, включенные последовательно с амплитудными детекторами (2) .

Недостатком этого устройства является его неработоспособность в нормальном режиме эксплуатации сети. Данный недостаток обусловлен относительно низким уровнем свободной составляющей в напряжении

771797

4 тель 5 подключен к первому входу переключающего элемента 6, второй вход которого подключен к напряжению смещения нейтрали, а третий соединен с выходом режекторного фильтра 4. Выход переключающего элемента подан на вход частотного дискриминатора 7, выполненного в виде двух параллельных цепочек, содержащих дифференциатор 8 и безынерционное звено

9, включенные последовательно амплитудными детекторами 10 и 11 и подключенные к сравнивающему устройству 12. Выход частотного дискриминатора 7 подключен ко входу механизма 13 настройки дугогасящего реактора 2.

На принципиальной схеме переключающего элемента изображены дифференциатор 14, пороговый элемент 15 на базе операционного усилителя 16, элемент 17 задержки на тиристоре 18 и конденсаторе 19 и коммутирующий элемент 20, включающий в себя транзисторный ключ 21 с обмоткой реле 22 в коллекторной цепи, диодный мост

23, подключенный к напряжению смещения нейтрали и нагруженный емкостным фильтром 24 и включенными последовательно стабилитроном 25 и обмоткой реле 26. Первый вход коммутирующего элемента 20, подключенный к выходу усилителя ограничителя, связан с выходом коммутирующего элемента 20 через контакты 27 и 28, относящиеся, соответственно, к реле 22 и 26. Второй вход коммутирующего элемента 20, подключаемый к напряжению смещения нейтрали, подан на контакт 27 реле 22. Выход коммутирующего элемента 20 подключен ко входу частотного дискриминатора 7. зю

3 смещения нейтрали, а также тем, что в указанном режиме вынужденная составляющая напряжения смещения нейтрали доминирует над собственной, вследствие чего чувствительность устройства оказывается недопустимо низкой, а возникающие биения между свободной и вынужденной составляющими существенно ухудшают динамику системы. Сказанное обуславливает необходимость комбинирования названного устройства с другими устройствами обеспечивающими автоматическую резонансную настройку контура нулевой последовательности сети в. нормальном режиме ее работы, что приводит к усложнению и снижению надежности системы автоматической настройки компенсации в целом.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора в резонанс с сетью, содержащее частотный дискриминатор, Выход которого подключен к механизму настройки дугогасящего реактора, введен блок выделения свободных колебаний, на вход которого подано напряжение смещения нейтрали, а выход соединен со входом частотного дискриминатора. При этом блок выделения свободных колебаний содержит последовательно соединенные режекторный фильтр настроенный на частоту сети, и усилительограничитель, а также переключающий элемент, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, второй вход соединен со входом блока выделения свободных колебаний, а третий вход подключен к выходу режекторного фильтра.

Кроме того, переключающий элемент сос- 3> тоит из последовательно соединенных дифференциатора, порогового элемента и элемента задержки, к выходу которого подключены первый управляющий вход кОммутирующего элемента, второй управляющий и первый коммутационный входы которого объединены и подключены ко второму входу переключающего элемента, к первому входу которого подключен второй коммутационный вход коммутирующего элемента, причем вход дифференциатора подключен к третьему входу переключающего элемента, а выход коммутирующего элемента — к выходу переключающего элемента.

На фиг. 1 приведена функциональ,,ая схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема переключающего элемента. $O

Функциональная схема устройства содержит сеть 1 с распределенными емкостями между фазами и землей, дугогасящий реактор 2, включенный в нейтраль сети 1, блок 3 выделения свободных колебаний, включающий в себя режекторный фильтр 4, настроенный на частоту сети, вход которого подключен на напряжение смещения нейтрали, а выход — через усилитель-ограничиРабота устройства основывается на том факте, что в напряжении смещения нейтрали сети помимо вынужденной составляющей, обусловленной током несим метрии сети, всегда присутствует свободная составляющая. В режиме перемежающегося дугового замыкания она возбуждается загораниями дуги, а в нормальном режиме эксплуатации сети — резкими колебаниями параметров контура нулевой последовательности сети или же колебаниями тока несимметрии, вызванными, например, влиянием на фазные напряжения питающего трансформатора изменений нагрузки. Свободная составляющая напряжения смещения нейтрали в нормальном режиме эксплуатации сети наиболее сильно выражена в сетях, питающих мощные нестабильные нагрузки, например, блюминги, прокатные станы, электродуговые печи. В режиме перемежающегося дугового замыкания свободная составляющая, существующая в периоды бестоковых пауз, доминирует над вынужденной. Отклонение частоты свободных колебаний f от промышленной частоты сети fo несет, как известно, информацию о величине и знаке расстройки резонанса в контуре нулевой последовательности сети: нулевое отклонение соответству77179?

5 ет нулевой расстройке, отклонение в ту или в другую сторону — тому или другому знаку расстройки.

Однако в отличие от режима перемежающегося дугового замыкания определение частоты свободной составляющей f в нормальном режиме эксплуатации сети встречает трудности, связанные с тем, что величина ее, по сравнению с вынужденной, как правило, невелика. В связи с этим в данном устройстве напряжение смещения нейтрали, включающее в себя вынужденную у и свободную составляющие, подается на вход режекторного фильтра 4, настроенного на частоту сети f o и благодаря этому подавляющего вынужденную составляющую напряжения смещения нейтрали. Свободная же составляющая, имеющая частоту f фfz, проходит на выход режекторного фильтра 4.

С выхода фильтра 4 сигнал с частотой f подается через усилитель-ограничитель, который стабилизирует амплитуду этого сигнала, на первый вход переключающего элемента 6. Выход переключающего элемента подключен к его первому входу в нормальном режиме работы сети, ко второму входу в режиме перемежающегося дугового замыкания и отключен в режиме глухого однофазного замыкания на землю. Поэтому в нормальном режиме работы сети сигнал с выхода усилителя-ограничителя 5 поступает на вход частотного дискриминатора 7. Сигнал на выходе дискриминатора 7, пропорциональный отклонению частоты свободных колебаний от частоты настройки частотного дискриминатора 7, используется для управления механизмом настройки.

В режиме перемежающегося дугового замыкания свободная составляющая в напряжении смещения нейтрали имеет значительный уровень и доминирует над вынужденной. При этом надобность в режекторном фильтре 4 и усилителе-ограничителе 5 отпадает и вход частотного дискриминатора

7 посредством переключающего элемента 6 подключается непосредственно к напряжению смещения нейтрали. Это позволяет сохранить такое преимущество изобретения-прототипа, как работоспособность его при загораниях дуги на каждом периоде или каждом полупериоде частоты сети. 4$

В режиме глухого однофазного замыкания на землю свободные колебания в напряжении смещения нейтрали отсутствуют вследствие низкой добротности контура нулевой последовательности сети. В этом режиме вход частотного дискриминатора 7 отключается переключающим элементом 6, что позволяет избежать возможного формирования ложных сигналов управления, связанных, например, с изменениями частоты сети.

Работа переключающего элемента происходит следую щи м об р азом.

В нормальном режиме работы сети и в режиме глухого замыкания напряжение сме6 щения нейтрали имеет практически синусоидальную форму, вследствие чего оно в значительной степени подавляется режекторным фильтром 4, и амплитуда сигнала на выходе дифференциатора 14 недостаточна для срабатывания порогового элемента 15. При этом элемент 17 задержки находится в исходном состоянии и поло кение коммутирующего элемента 20 соответствует отсутствию перемежающегося дугового замыкания..

При возникновении перемежающегося дугового замыкания в моменты загораний дуги наблюдаются резкие изменения напряжения смещения нейтрали, приводящие к возникновению импульсов на выходе дифференциатора 14. Эти импульсы, превышающие по амплитуде уровень срабатывания порогового элемента, вызывают срабатывание последнего. Передними фронтами импульсов на выходе порогового элемента

15 запускается элемент 17 задержки. Последний находится в этом состоянии до тех пор, пока не истечет заданное время Т, равное, например, 1с, со времени прихода последнего импульса, и определяемое временем заряда конденсатора 19. Запуск элемента задержки означает снижение напряжения на конденсаторе 19 вследствие разряда его через тиристор 18, запирание транзисторногоключа 21 и отпускание электромагнитного реле 22. Коммутирующий элемент 20 переходит при этом в положение, соответствующее режиму перемежающегося дугово-о замыкания, подключив вход частотного дискриминатора 7 к напряжению смещения нейтрали.

В случае ликвидации перемежающегося дугового замыкания или перехода его в глухое замыкание импульсы на выходах дифференциатора 14 и порогового элемента 15 прекращаются, и элемент 17 задержки, а вместе с ним и коммутирующий элемент 20 по истечении времени Т возвращаются в положение, соответствующее отсутствию перемежающегося дугового замыкания. Будет ли вход частотного дискриминатора 7 при этом подключен к выходу усилителя-ограничителя или отключен, определяется положением реле 26. В нормальном режиме уровень напряжения смещения нейтрали мал, и напряжения на выходе емкостного фильтра 24 недостаточно для отпирания стабилитрона 25 и срабатывания реле 26. Контакт 28 названного реле при этом замкнут, и выход переключающего элемента 6 подключен к выходу усилителя-ограничителя 5.

При наличии однофазного замыкания вследствие повышения напряжения смещения централи происходит срабатывание реле 26. Если же это замыкание не является перемежающимся (то есть является глухим), цепь между выходом усилителя-ограничителя 5 и входом частотного дискриминатора 7 оказывается разомкнутой вследствие размыкания контакта 28 реле 26. Таким обра771797

Формула изобретения (Е) зом, в режиме глухого однофазного замыкания переключающий элемент 6 отключает выход усилителя-ограничителя 5 от входа частотного дискриминатора 7.

Данное устройство применимо помимо ре3 жима перемежающегося дугового замыкания также и в нормальном режиме эксплуатации сети. Это позволяет устранить недостатки, присущие регуляторам, обычно используемым в этом режиме, а именно, низкую точность, ограниченную область 1р применения и необходимость введения искусственной несимметрии сети в случае использования фазовых систем, а также сложность и относительно низкую помехоустойчивость экстремальных систем. Все процессы, приводящие к возникновению свободных колебаний в напряжении смещения нейтрали, играющие роль помех для существующих систем, оказывают положительное воздействие на заявляемое устройство, дополнительно повышая его работоспособность. Таким образом, расширение функциональных возможностей устройства позволяет повысить надежность и точность функционирования систем автоматической компенсации и, как следствие, повысить надежность электроснабжения. 2$

1. Устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора в резонанс с сетью, содержащее частотный дискриминатор, выход которого подключен к механизму настройки дугогасящего реактора, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, в него введен блок выделения свободных колебаний, на вход которого подано напряжение смещения нейтрали, а выход соединен со входом частотного дискриминатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выделения свободных колебаний содержит последовательно соединенные режекторный фильтр, настроенный на частоту сети, и усилитель-ограничитель, а также переключающий элемент, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, второй вход которого соединен с входом блока выделения свободных колебаний, а третий вход подключен к выходу режекторного фильтра.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что переключающий элемент состоит из последовательно соединенных дифференциатора, порогового элемента и элемента задержки, к выходу которого подключены первый управляющий вход коммутирующего элемента, второй управляющий и первый коммутационный входы которого объединены и подключены ко второму входу переключающего элемента, к первому входу которого подключен второй коммутационный вход коммутирующего элемента, причем вход дифференциатора подключен к третьему входу переключающего элемента, а выход коммутирующего элемента — к выходу переключающего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 150156, кл. Н 02 J 3/16; 1955.

2. Заявка № 2198762/24-07, кл. Н 02 1 3/18

1975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

771797

Реда кто р Т. Ло шк а рева

Заказ 6713/68

Составитель Г. Дамская

Техред К Шуфрич Корректор H. Грнгорук

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент». г. Ужгород, ул. Проектная, 4