Автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора

 

Союз Соаетскнк

Сецнаанстнческнк

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТБЛЬСТВУ

„„858171 (61) Дополнительное к авт. свчд-ву (22) Заявлено 131279 (23) 2850573/24-07 (51)М Кл З

Н 02 Н 9/08 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Государственный комитет

-СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 23,08.81. Бюллетень Й9 31

Дата опубликования описания 230 8Я1 (53) УДК 621.316,,925 (088.8) (72) Авторы изобретення

В, Ф, Солдатов и Д. Н. Степанчук (1

i

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ НАСТРОЙКИ

ДУГОГАСЯЩЕГО РЕАКТОРА

Изобретение предназначено для использования в кабельных высоковольтных электрических сетях переменного тока, оборудованных дугогасящими реакторами для компенсации емкостного тока замыкания на землю,.

Известен автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора в кабельных сетях, содержащий блок измерения угла сдвига фаз между током и напряжением питающей сети, который подключен к блоку управления тиристорами моста, подводящего питание к обмотке управления реактора (1)ь

Однако это устройство автоматически регулирует ток подмагничивания дугогасящего реактора лишь в нормальном режиме работы. сети. При однофаэном замыкании на землю (ОЗНЗ) работа регулятора автоматически блокируется, В то же время автоматическая резонансная настройка дугогасящего реактора после возникновения

03Н3.оказывается весьма эффективной и необходимой, так как в этом режиме могут появляться недопустимые расстройки компенсации, вызванные, например оперативными переключениями, аварийным отключением кабельных линий. Кроме того, иэ-за нелинейности вольт-амперной характеристики дугогасящих реакторов с подмагничи,ванием их резонансные настрйоки в нормальном и аварийном режимах сети могут значительно отличаться.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматический регулятор, осуществляющий настройку дугогасящего реактора с подмагиичиванием как в нормальном режиме работы сети, так и при

ОЗНЗ. Регулятор содержит трансформа тор напряжения, включенный к двум фазам сети, фазочувствигельный измерительный блок, один вход которого связан со вторичной обмоткой трансформатора напряжения, блок автоматической установки масштаба амплитуды входного сигнала, вход которого подключен на напряжение нейтрали, а выход через делитель напряжения — к второму входу фазочувствительного измерительного блока, выполненного в виде фазочувствительного усилителя на транзисторах. Выход фазочувствительного измерительного блока связан со входом блока управления тиристоров, который управляет тиристорным выпрямителем

858171

40 обмотки подмагничивания дугогасящего реактора.

Принцип действия регулятора в

° нормальном режиме сети и при ОЗНЗ основан на измерении фазного угла меж,ду напряжением нейтрали и линейным напряжением сети, причем фаза линейного напряжения, которое выбрано в качестве опорного, в обоих режимах сети остается постоянной, Постоянное смещение нейтрали в нормальном режиме создается подключением конденсатора к одной иэ фаз сети и положение вектора напряжения нейтрали.при резонансной настройке дугогасящего реактора в этом режиме определяется тем, к какой фазе подключен конденсатор, При ОЗНЗ вектор напряжения нейтрали изменяет свое положение по отношению к линейному напряжению, Новое положение резонансного вектора напряжения нейтрали зависит от того, какая фаза замкнулась на землю (2), Однако такая неопределенность положения вектора напряжения нейтрали относительно линейного напряжения при ОЗНЗ обязательно приводит к существенным погрешностям настройки реактора при замыкании на землю любой фазы сети, так как фаза опорного напряжения не изменяется по сравнению с нормальным режимом, Кроме того, уменьшение амплитуды напряжения при ОЗНЗ, предлагаемое в известном устройстве, снижает чувствительность регулятора, так как фаза напряжения нейтрали от расстройки компенсации в этом режиме изменяется в десятки раз меньше по сравнению с нормальным режимом.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности настройки дугогасящего реактора з режиме однофазного замыкания на землю, Поставленная цель достигается тем, что в автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора, содержащий трансформатор напряжения, фаэочувствительный измерительный элемент, выход которого через соединенные последовательно блок управления тиристорами и тиристорный выпрямитель предназначены для подключения к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, введены блокирующий элемент, блок выбора фаэного напряжения источника поврежденной фазы, фазовый корректор нормального режима, фазовый корректор аварийного режима, причем входы блокирукщего элемента и блока выбора фазного напряжения подключены к трансформатору напряжения, вход фазового корректора нормального режима соединен с выходом блокирующего элемента, а выход подключен к одному входу фазочувствительного измерительного блока, другой вход которого соединен через

40 фазовый корректор аварийного режима с выходом блока выбора фаэного напряжения источника поврежденной фазы, третий вход измерительного элемента предназначен для подключения к дополнительной обмотке дугогасящего реак-тора, Кроме того, фазочувствительный измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных симметрично кольцевого детектора на диодах и дифферециального усилителя постоянного тока, На фиг, 1 приведена функциональная схема автоматического регулятора для настройки дугогасящего реактора; на фиг. 2 — векторные диаграммы напряжений,поступающих на вход регулятора в нормальном режиме сети (а) и после возникновения ОЗНЗ (Ь), Устройство содержит трансформатор 1 напряжения, блокирующий элемент 2, фазовый корректор 3 нормального режима, блок 4 выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы, фазовый корректор 5 аварийного режима, фазочувствительный измерительный блок б, содержащий последовательно включенные симметричный кольцевой детектор 7 на диодах и дифференциальный усилитель 8 постоянного тока, блок 9 управления тиристорами, тиристорный выпрямитель 10 и дугогасящий реактор 11.

Вторичные обмотки трансформатора 1 напряжения, подключенного первичными обмотками к трем фазам сети, соединены со входом блокирующего элемента 2, который предназначен для пропускания линейного напряжения сети в нормальном режиме. Линейной напряжение сети поступает на вход фазового корректора 3 нормального режима, с помощью которого вводится постоянный сдвиг фазы линейного напряжения на 90

Блок 4 выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы подключен к трем фазам вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения. Для получения на выходе блока 4 напряжения источника поврежденной фазы нейтраль первичной обмотки трансформатора 1 напряжения должна быть разз емлена, Выход блока 4 соединен со входом фазового корректора 5 аварийного режима, с помощью которого создается необходимый сдвиг фазы опорного напряжения в режиме ОЗНЗ. Выходы фазовых корректоров 3 и 5 связаны со входом симметричного кольцевого детектора 7 в измерительном элементе б.

Третий вход фазового детектора 7 непосредственно включен на дополнительную обмотку дугогасящего реактора 11.

Параметры диодов выбраны такими, что разное увеличение амплитуды напряжения нейтрали в момент ОЗНЗ не является опасным для детектора, 858171

Выход фаэочувствительного измерительного блока б подключен ко входу блока 9 управления тиристорами,который управляет тиристорным выпрямителем 10 обмотки подмагничивания дугогасящего реактора 11, На диаграммах введены ледующие обозначения: Чд, Чб, Ч вЂ” фаэные напряжения источника питания; V5o и

V>o — напряжения нейт али в нормальном режиме и при ОЗНЭ соответственно. Р„ и 4 — углы между векторами напряженйя нейтрали и опорным напряжением в нормальном режиме и при ,ОЭНЭ соответственно. В качестве опорного напряжения в нормальном режиме используется линейное напряже- 15 ние U (в случае, если конденсатор

Ьс ьС включен в фазу A) а в режиме

ОЭНЭ - фаэное напряжение источника питания той фазы, которая замкнулась

-на землю, например, Ч„ 20

В нормальном режиме сети на вход фазочувствительного блока б подаются напряжения U и 0 0 . Угол между этими напряжениями связан с расстройкой компенсации V соотношением 25

V агс ф —, (1) где d — коэффициент демпфирования сеТи в нормальном режиме. 30

На выходе фазового детектора формируется постоянное напряжение, определяемое выражением

1 ьых,= о (н - ). (2) 35 где К вЂ” коэффициент передачи детектора, При возникновении ОЗНЭ линейное напряжение 0 отключается блокирую- 4О щим элементом .2, а на выходе блока 4 появляется фаэное напряжение источника питания поврежденной фазы, например к,, при замыкании на землю фазы А (фиг. 2б), Скорректированное по фазе в фазовом корректоре б на- 4> пряжение поступает на вход блока б, Изменение фазы напряжения нейтрали

U iа в этом режиме. связано с расстройкой компенсации соотношением и

50 р =arctg Д+ - у )

Ъ 3

1 где d> — дополнительный коэффициент демпфирования, обусловленный проводимостью в месте 55 замыкания.

Покажем, как изменяются углы 91 ,и Ф при расстройке компенсации Ч, равной 0,02, и следующих параметрах .сети,: d = 0,05, d> = 2, Используя вй- ражения (1) и (3), получим:

Ч> grcgg 200

0,05

Ф =агсй г- — = Î 55о

Если использовать в качестве сигнала лишь фазу напряжения нейтрали в обоих режимах, ограничивая амплитуду на входе фаэочувствительного усилителя, как они практически и работают, то сигнал при переходе OT нормального режима к режиму ОЭНЭ в десятки раз „меньшится,как видно иэ вышеприведенного расчета углов и формулы (2), в результате чего чувствительность регулятора в режимах

ОЭНЗ сильно уменьшается, а погрешность возрастает, Чувствительность регулятора и точность в режимах ОЗНЭ можно повыси=ь, используя в качестве сигнала не только фазу, но и величину напряжения нейтрали в .этом режиме, как следует иэ формулы (2), т.е. не ограничивать напряжения U д на входе детектора в режиме ОЭНЗ. При

03Н3 амплитудная составляющая сигнала увеличивается в десятки раэ и компенсирует снижение фаэовой составляющей сигнала. В результате чувствительность регулятора в обоих режимах выравнивается. Напряжение сигнала на выходе фазочувствительного измерительного блока б пропорциональное как фазе, так и величине напряжения нейтрали достигается применением фазового детектора в этом блоке, Таким образом, включение в схему регулятора блока выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы повышает точность настройки дугогасящего реактора в режиме однофазного замыкания на землю, а непосредственная подача напряжения нейтрали на вход сиьееетричного кольцевого детектора повышает как чувствительность к расстройкам компенсации, так и точность настройки реактора в этом режиме. Применение отдельных фазовых корректоров в нормальном режиме и в режиме 03Н3 позволяет скорректировать фаэовые погрешности во входных элементах регулятора и тем самым дополнительно повысить точность настройки дугогасящего реактора, Повышение точности настройки дугогасящего реактора при замыканиях фазы на землю с помощью предлагаемого устройства обеспечивает благоприятные условия самопогасанию заземляющей дуги в случае ее возникновения, Вследствие уменьшения однофаэного тока замыкания на землю предупреждаются значительные разрушения изоляции кабеля от теплового воздействия дуги и, следовательно, переход однофаэного замыкания в двухфазное короткое замыкание, что снижает аварийность в распределительных сетях высокого напряжения.

Формула изобретения

1. Автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора, со85В171 держащий трансформатор напряжения, фазочувстэительный измерительный блок, выход которого через соединенные последовательно блок управления тиристорами и тиристорный вы прямитель предназначены для подключе" ния к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности настройки реактора в режиме однофаэного замыкания на землю, в него введены блокирующий элемент, блок выбора фазного напряжения источника поврежденной Фазы, фазовый.корректор нормального режима, фазовый корректор аварийного режима, причем входы блокирующего элемента и блока выбора фазного напряжения подключены к трансформатору напряжения, вход фа» эового корректора нормального режима соединен с выходом блокирующего элемента, а выход подключен к одному в ходу фаэочувствительного измерительного блока, другой вход которого соединен через фазовый корректор аварийного режима с выходом блока выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы, третий вход измеритель- . ного элемента предназначен для подключения к дополнительной обмотке дугогасящего реактора, 2, Регулятор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что фаэочувствительный измерительный блок выполнен в иде последовательно соедипенных сим-. етрично кольцевого детектора на диодах и дифференциального усилителя постоянного тока, 15

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

9 413593, кл, Н 02 P 13/04, 1971, ;щ 2. Авторское свидетельство СССР

Р б18854, кл, Н 02 P 13/04, 1974.

858171

Составитель Г, Дамская

Редактор Г. Волкова Техред М. Голинка,: Корректор М. Коста

Заказ 7262/88 Тираж б75 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

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