Устройство для защиты конденсаторной установки

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

< >855844 (6! ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 113.1.79 (2!) 2839013/24-07 (5 f ) . кл.

Н 02 Н 7/16 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР оо дел ам изобретен и и и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 316..925(088.8) Опубликовано 1508В1.Бюллетень Н9 30

Дата опубликования описания 15.0881 (12) Авторы изобретения

С.И. Малафеев и В.П. Комлев

Владимирский политехнический институт (1!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНДЕНСАТОРНОЙ

УСТАНОВКИ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты конденсаторных установок поперечного включения, используемых в промьаоленных электрических сетях для повышения коэффициента мощности.

В промышленных электрических сетях современных предприятий с нелинейными и резкопеременными нагрузками уровень высших гармоник изменяется случайным образом и часто превышает допустимый. Высшие гармоники вызывают перегрузки конденсаторных батарей по току и могут вывести их из строя.

Известны устройства защиты конденсаторных установок, содержащие реакторы, включемые последовательно с конденсаторами (1) .

Уровень высших гармоник в спектре питающего напряжения изменяется случайным образом, а реакторы имеют постоянное индуктивное сопротивление, поэтому конденсаторные установки используются неэффективно, так как при малом содержании гармоник, допустимом по техническим условиям

;для конденсаторов, реакторы лишь уменьшают общее емкостное сопротивление установки и увеличивают потери активной мощности, а прн большом уровне высших гармоник могут не обеспечить надежной защиты.

Известны также устройства для защиты конденсаторных установок, содержащие выключатель и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, измерительный орган с двумя выходами, к первому входу которого подключен фильтр основной гармоники, а ко второму фильтр высших гармоник, два квадратирующих блока и суммирующий блок, к выходу которого подключен исполнительный орган. Такие устройства отключают конденсаторную установку при перегрузке, предотвращая тем самым ее повреждение (2).

Однако отключение установки на неопределенный срок и необходимость повторного ее включения снижают эффективность ее использования.

Иэ известных наиболее близким по

25 техн еской сущности „ предлагаемому является устройство, содержащее выключатель, реактор и датчик така, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент (3).

855844

Такое устройство отключает конденсаторную установку при перегрузке на неопределенное время, что снижает эффективность ее использования.

Цель изобретения — повышение эффективности использования конденсаторных установок.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее включатель, датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент,, до- полнительно нведены второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь действующих значений и перный блок текущего усреднения, включенные между выходом датчика тока и входом перного порогового элемента, RS-триггер, элемент

НЕ и последовательно соединенные 20 дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу датчика напряжения сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего усреднения и второй пороговый 25 элеменr выход которого соединен с управляющим входом второго выключателя и через элемент НЕ с R-входом

RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход RS-триггера подключен к упранляющему входу первого выключателя.

На чертеже приведена схема устройства для защиты конденсаторной установки, Устройство содержит питающую сеть

1, первый выключатель 2, датчик 3 тока, конденсаторную установку 4, реактор 5, первый преобразонатель 6 действующих значений, второй выклю- 40 чатель 7, первый блок 8 текущего усреднения, второй пороговый элел:ент 9, первый пороговый элемент 10, элемент 11 НЕ, нторой блок 12 текущего усреднения, RS-триггер 13, второй 4 преобразователь 14 действующих значений, дифференциальный блок 15, датчик 16 напряжения.

Устройство работает следующим образом. S0

Напряжение сети 1 может быть представлено в виде бесконтактного гармонического ряда где Ц0; - амплитуда и фаза V-ой гармоники, измен яющи еся во времени случайньм об разо; 60 (й — частота основной гармоники.

В нормальном режиме фаботы, когда уровень высших гармоник не превышает допустимый, выключатели 2 и 7 замкнуты, через конденсаторную установку емкостью С протекает ток

Его действующее значение равно

Ток конденсаторной установки измеряется датчиком 3 тока, его действующее значение I4 определяется с помощью первого преобразователя 6 действующих значений. Так как дейст вующее значение тока конденсаторной установки изменяется Во времени случайным образом, а конденсаторы допускают кратковременные перегрузки, то для предотвращения ложных срабатываний в устройстве предусмотрен первый блок 8 текущего усреднения, сигнал на его выходе равен среднему значению действующего тока g4 за время 7., с1

08 3 14С)

В С

Пороговый элемент 10 фиксирует превышение средним значением действующего тока 14 заданного уРовня

U> . Если U8 < U q, то сигнал на выходе элемента 10 равен О, если,.

U8 > U>

Выходной сигнал датчика 16 напряжения пропорционален напряжению сети

Оцб К Е 0 ык(фй +ф ) где К„6 — коэффициент пропорциональности.

Сигнал на выходе дифференцирующего блока 15 равен т.е. он пропорционален току конденсаторной установки. Следовательно, в устройстве с помощью датчика 16 напряжения и дифференцирующего блока

15 косвенно измеряется ток конденсаторной установки емкостью С.

Действующее значение выходного сигнала диффереицирующего блока 15 измеряется вторым преобразователем

14 действующих значений, оно также пропорционально действующему току .конденсаторной батареи 14, На выходе второго блока текущего усреднения формируется сигнал, пропорциональный действующему току конденсаторной установки эа время Т

855844

15

ЗО

N

55 где К„- коэффициент пропорциональности °

Второй пороговый элемент 9 фиксирует превышение средним значением действующего тока I4 порогового уровня U>z, причем U>> U ><. Если

U<< (U„ выходной сигнал йторого порогового элемента равен О, второй выключатель 7 замкнут. На выходе элемента 11 НЕ, а следовательно на

R-входе RS-триггера 13 действует логическая единица/на выходе RS-триг гера — логический О. Первый выключатель 2 замкнут.

Если U<< ) Use< но U8 (Uqq, то второй пороговый элемент 9 переключается, первый пороговый элемент 10 сохраняет свое состояние. При этом размыкается второй выключатель, последовательно с конденсаторной установкой 4 включается реактор 5, благодаря чему резко возрастает сопротивление установки для высших гармоник.Сигнал на выходе элемента 11 HE принимает значение логического О.

Так как íà R-u S-входах RS-триггера

13 действуют нулевые сигналы, он хранит предыдущее состояние, т.е. на его выходе действует логический О, благодаря. чему первый выключатель 2 остается замкнутым.

Если, несмотря на включение реактора 5, среднее значение тока через конденсаторную установку 14 превышает допустимый уровень, сигнал логической единицы с выхода первого порогового элемента поступает на

S-вход RS-триггера ° Триггер изменяет состояние, сигнал логической единицы с ezo выхода поступает на управляющий вход первого выключателя

2. Контакты первого выключателя 2 размыкаются, конденсаторная установка отключается от сети.

Как только уровень высших гармоник в спектре питающего напряжения изменится настолько, что выходной сигнал второго блока 12 текущего усреднения снижается до значения

U g < Ut„ ITo второй пороговый эле мент 9 возвращается н исходное состояние, размыкаются контакты второго выключателя 7, сигнал на выходе элемента 11 НЕ принимает значение логической единицы, сигнал на выходе

RS-триггера 13 изменяется с логической единицы до логического О, контакты первого выключателя 2 замыкают.ся. Конденсаторная установка 4 вновь подключается к сети.

Таким образом устройство осуществляет автоматический контроль за состоянием конденсаторной установки и уровнем высших гармоник н спектре питающего напряжения. В случае превышения уровня высших гармоник последовательно с конденсаторной установкой нключается реактор, который уменьшает ток конденсаторов. Если включение реактора не обеспечивает снижение тока ниже допустимого, то установка отключается вообще. При снижении уровня гармоник до допустимого конденсаторная установка автоматически включается в сеть. Такой режим работы конденсаторной установки существенно повышает эффективность ее использования.

Формула изобретения

Устройство для защиты конденсаторной установки, содержащЕе выключатель, датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффектинности использования конденсаторной установки, в него дополнительно введены второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразонатель действующих значений и первый блок текущего усреднения,включенные между выходом датчика тока и входом первого пороговоГо элемента, Rs-триггер, элемент НЕ и последовательно соединенные дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу датчика напряжения сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего усреднения и второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом нторого выключателя и через элемент НЕ с R-входом

RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход RS-триггера подключен к управляющему входу первого выключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники н установках поперечно-емкостной компенсации в промышленных сетях- Электричество, 1973, М ll с. 40-44.

2. Бохан A.Н. Перегрузка конденсаторов фильтро-компенсирующих устройств и средства защиты.- Известия вузов СССР, Энергетика, 1979, 9 4, с. 101-104.

3. Авторское свидетельство СССР

9 688955, кл. Н 02 Н 3/16, 1978, 855844

Тираж б75 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13.3039, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8956/78

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

Составитель В. Зимаков

Редактор Т. Парфенова Техред й. Ач Корректор М. Демчик