Автоматический регулятор для компенсации емкостного тока замыкания на землю

 

ОП ИСАНИЕ 871274

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических .Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 13. 12. 79 (21) 2850015/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07 ° 10 81 ° Бюллетень ¹ 37 (51)М. Кл.

Н .02. Н 9/08

foc748PcT8EHNblfl квинтет

СССР яв делам наебретехнй и отхрнтнк (53) УДК 621.316.. 925(088. 8) Дата опубликования описания 09 .1 0 . 81 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Солдатов и Д. Н. Степанчук

1 хническМй

Донецкий ордена Трудового Красного 3 институт (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ

ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛО

Изобретение относится к автоматизации распределительных высоковольтных сетей переменного тока и предназначено для автоматического регулирования тока компенсации при перемещающемся дуговом замыкании на землю.

Повреждение изоляции в электрических сетях высокого напряжения в большинстве случаев начинается с дугового замыкания. Важным фактором, влияющим на эффективность гашения дуги и пред10 отвращение повторного зажигания ее, является быстродействие регулирования тока компенсации.

Известен автоматический регулятор

1j тока компенсации, работающий при дуговом замыкании фазы на землю 1.11.

Такой регулятор содержит последовательно включенные орган блокировки по напряжению нейтрали и измери20 тель частоты свободных колебаний напряжения нейтрали, первый выход кото- рого подключен к первому входу запоминающего интегратора, последовательно включенные орган блокировки по линейному напряжению сети и измеритель частоты линейного напряжения сети, первый выход которого связан с вторым входом запоминающего устройст-, ва., а второй — с вторым выходом измерителя частоты свободных колебаний напряжения нейтрали, причем каждый измеритель частоты выполнен в виде двух резонансных LC-контуров.

Регулятор имеет высокую точность регулирования тока компенсации. Однако наличие в этом регуляторе инерционных элементов (LC-контуры; запо,минающий интегратор), а также органа блокировки по нейтрали снижают быстродействие регулирования тока компенсации.

Известно также устройство для автоматического регулирования тока компенсации, работающее в режиме замыкания фазы на землю Г2), содержащее два канала регулирования, первый работает при однофазном замыкании на

871274

10 землю через переходное сопротивление или при горении дуги, но с синусоидальным током, а второй — при перемещающемся горении дуги, т.е. когда дуга имеет бестоковые паузы. Выходы этих каналов подключены через запоминающий интегратор к исполнительному элементу, Второй канал регулирования содержит блокирующий элемент по напряжению нейтрали, элемент сравнения, который одним своим входом включен на выход синхронизированного напряжения нейтрали мультивибратора, а дру,гим - на выход одновибратора, запус-, каемого синхронизированным мультивибратором. На выходе одновибратора после запуска появляется прямоугольный импульс длительности 10 мс, что соответствует номинальной частоте сети 50 Гц. Выход элемента сравнения подключен к запоминающему интегратору.

В этом устройстве определение расстойки компенсации при перемежающемся дуговом замыкании осуществляется измерением разности частоты свободных колебаний напряжения нейтрали, которые возникают в этом режиме, и эталонной частоты 50 Гц, генерируемой одновибратором. Отключение частоты сети от номинального значения обуславливает погрешности регулирования тока компенсации. В результате через место повреждения будет протекать остаточный нескомпенсированный емкостный ток и эффект резонансной настройки реактора не может быть достигнут.

Включение блокирующего элемента на вход регулятора и запоминающего интегратора на выход элемента сравнения снижает быстродействие регулятора. Дель изобретения — повышение быстродействия и точности регулирования тока компенсации в режиме перемежающегося дугового замыкания фазы на землю.

Эта цель достигается тем, что автоматический регулятор для компенсации тока замыкания на землю, содержащий мультивибратор, выход которого подкшрчен к входу одновибратора и к первому входу элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу одновнбратора, введены корректор длительности импульса с входами для подключения к линейному напряжению сети и цифровой коммутатор, а входы мультивибратора предназначены для подключения к напряжению нейтрали, 15

55 причем выход корректора длительности импульсов соединен с другим входом одновибратора, вход цифрового коммутатора соединен с выходом элемента сравнения, а выходы служат для подключения устройства быстродействующей компенсации емкостного тока.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема корректора длительности импульсов и одновибратора; на фиг.3 временные диаграммы процесса формирования управляющих сигналов в регуляторе.

Регулятор содержит мультивибратор 1, корректор 2 длительности импульсов, одновибратор 3, элемент 4 сравнения и цифровой коммутатор 5.

Вход мультивибратора 1 подключен непосредственно к напряжению нейтрали, а первый выход его связан с одним входом одновибратора 3. Корректор 2 своим входом подсоединен непосредственно к линейному напряжению сети, а выходом к другому входу одновибратора 3. Второй выход мульти вибратора 1 и выход одновибратора 3 подключены к входам элемента 4, выход которого связан с входом коммутатора 5. Коммутатор 5 предназначен для преобразования импульсов напряжения, поступающего на его вход, в двоичный код, при котором на каждом индивидуальном выходе формируетая один из двух сигналов: "0" или "1". Число разрядов (выходов) цифрового коммутатора определяется допустимой расстройкой компенсации.

Корректор 2 состоит (фиг. 2) из последовательно включенных входного трансформатора 6, амплитудного ограничителя 7, 1,С-элемента 8, выпрямителя 9 и транзистора 10. Коллектор транзистора 10 подключен к источнику питания через резистор 11, который одновременно включен в цепь базы транзистора 12 одновибратора 3. С помощью корректора 2 достигается коррекция длительности импульсов на выходе одновибратора 3 в случае отклонения частоты сети от номинальной 50 Гц.

Регулятор работает следующим образом.

Перемежающаяся заземляющая дуга обуславливает в контуре нулевой последовательности сети свободные колебания. В результате на выходе мультивибратора 1, синхронированнего напря5 8712 жением нейтрали О,„ формируется прямоугольный импульс, длительность которого равна полупериоду частоты свободных колебаний напряжения нейтрали.

Этот импульс передним фронтом запускает одновибратор 3, который выдает прямоугольный импульс длительностью

10 мс, если частота сети Я равна

50 Гц. Импульсы с .выхода мультивибратора 1 и одновибратора 3 поступают 0 на вход элемента 4, где алгебраически суммируются.

Длительность импульса 1 ч„на выходе мультивибратора и длительность импульса 1 у на выходе одновибратора свя- 15 эаны со степенью расстройки компенсации следующим образом: и„= и1 "

Если в рассматриваемом режиме имеет место, например недокомпенсация (ч у О), vp t>„> йи, (фиг. З,а) и на выходе элемента 4 появятся импульсы

0 „положительной полярности, длитель. ность Ъц которых определяется величиной расстройки компенсации. Эти импульсы запускают коммутатор 5 и на части его индивидуальных выходов появляются сигналы "0", что приводит к закрытию отдельных тиристорных ключей в цепи конденсаторов и, следовательно, к уменьшению расстройки компенсации. При достижении резонансной настройки (v =0) частота свободных колебаний напряжения нейтрали U ста30 35 новится равной частоте сети 0 и оВ и1 — в результате запускающие импульсы U на входе цифрового коммутатора

Ь исчезают (фиг. 3,6) и работа последнего блокируется. На фнг. 3(в) показа40 ны временные диаграммы формирования управляющих импульсов в регуляторе при перекомпенсации (v (0). Время переключения индивидуальных выходов (разрядов) цифрового коммутатора со"

45 ставляет сотни микросекунд, т.е. цифровой коммутатор представляет собой быстродействующее запоминающее устройство.

Коррекция длительности импульса блоком 2 осуществляется следующим образом;

При .изменении частоты сети относительно номинальной 50 Гц изменяется напряжение на выходе LC-элемента 8 (фиг. 2), а следовательно, и ток через резистор 11. Это приводит в результате к изменению длительности импульса,4 на выходе одновибратора 3.

74 б

Если при этом возникает перемежающееся дуговое замыкание, сигнал с выхода элемента 4 будет отработан регулятором до перевода устройства компенсации в положение, при котором частота свободных колебаний напряжения нейтрали станет равной этому новому значению частоты сети (фиг.3,г), т.е. в эт м случае будет обеспечена полная компенсация емкостного тока .

Следовательно, включение корректора 2 на вход одновйбратора 3 позволяет получить на его выходе прямоугольные импульсы длительностью ч, равной полупериоду частоты сети. Наличие

1,С-элемента в схеме корректора 2 не оказывает влияние на быстродействие системы регулирования. тока компенсации, поскольку длительность импульса и будет скорректирована до момента возникновения дугового замыкания.

В нормальном режиме работы сети свободные колебания в контуре нулевой последовательности отсутствуют, и частота напряжения нейтрали, если оно существует в результате несимметрии сети, будет равна частоте сети; сигнал на выходе элемента сравнения также будет отсутствовать и цифровой коммутатор будет поддерживать предыдущую настройку компенсации. Блокировка сигнала на входе регулятора в этом режиме не требуется.

Таким образом, предлагаемый регулятор обладает высокой точностью настройки компенсации, а благодаря отсутствию интегрирующих Звеньев повышается быстродействие его.

Повьппение быстродействия и точности регулирования тока компенсации в режиме перемежающегося дугового замыкания фазы на землю ограничивает перенапряжения до значений, безопасных для изоляции электрооборудования, а также снижает скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе, что способствует успешному гашению дуги.

Кроме того, быстродействие регулирования позволяет уменьшить размеры разрушений изоляции и длительность Ьоздействия перенапряжений на изоляцию электрооборудования в период настройки системы компенсации до резонансного положения и тем самым уменьшить кумулятивный эффект старения изоляции сети. Следовательно, применение предлагаемого устройства позволит повысить надежность работы компенсирован7. 87 ных электрических сетей высокого напряжения.

Формула изобретения

Автоматический регулятор для компенсации тока замыкания на землю, со-держащий мультивибратор, выход которого подклщчен к входу одновибратора и к первому входу элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения его быстродействия и точности регулирования тока компенсации, в него введены корректор длительности импульса с входами для подключения к ли1274 8 нейному напряжению сети и цифровой коммутатор, а входы мультивибратора предназначены для подключения к напряжению нейтрали, причем выход кор- ректора длительности импульсов соединен с другим входом одновибратора, вход цифрового коммутатора соединен с выходом элемента сравнения, а выходы служат для подключения устройства быстродействующей компенсации емкостного тока.

Источники информации, принятые во внимание лрн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И- 610236, кл. Н 02 J 3/18, 1976

2. Авторское свидетельство СССР

N - 296189, кл, Н 02 Н 1/02, 1969. в Ф ,1В1Ю3ФфФФ

ИВФюм ю

871274

4в Ю v 0, Ьйгц

Фь 4МФ

rertdyrt

ФЬв Ф

ВНИИПИ Закае 8451/27 Тирам 678 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, va. Проектная, 4