Способ автокомпенсации емкостного тока утечки на землю в трехфазной электрической сети

 

Союз Советски к

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>884030 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19,03. 80 (21) 2895361/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 Н 9/08

)ооударотвенный комитет

СССР (53) УДК 621. 316, .925(088.8) Опубликовано 23. 11. 81 ° Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 25. 11. 81 по делам иэабретений и открытий

/ ®®Þ36/ р

Ф

В. С. Прудников

g .

Всесоюзный научно-исследовательский, проектноI конструкторский и технологический институт нзрывОэащище ого и рудничного электрооборудования ВНИИВЭ) (72) Автор, изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОКОИПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА

УТЕЧКИ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ

Изобретение относится к способам автоматической компенсации емкостных токов утечки и предназначен, в основном, для повышения точности настройки компенсирующих дросселей, обеспечивающей снижение емкостных токов утечки в электрических сетях с изолированной нейтралью трансформатора.

Известны способы автокомпенсации, заключающиеся в измерении емкости сег ти с помощью тока оперативного источ10 ника и преобразовании сигнала, пропорционального измеренной емкости в ток подмагничивания компенсирующего дросселя, осуществляющего настройку послед15 него в резонанс с емкостью сети 1).

Недостатком указанного способа автокомпенсации является невозможность учета состояния компенсирующего дрос.селя: напряжения на нем, индукции в

20 его магнитопроводе. Это приводит к то-.

l му, что ток управления компенсирующего дросселя не зависит от его парамет.ров и от величины сопротивления и вида утечки. Однако требуемый ток управления, необходимый для резонансной настройки компенсирующего дросселя в зависимости от вида утечки (однофазная, двухфазная и т.д.), колеблется в широких пределах, так как величина напряжения на компенсирующем дросселе может при этом изменяться от О до фазного напряжения сети, в связи с чем точность настройки цепи компенсации по укаэанному способу в широком диапазоне изменения активных сопротивлений утечки недостаточно высока.

Известны способы автокомпенсации, в которых системой автоматического регулирования, замкнутой на вспомогательный дроссель насыщения, включенный через систему фильтров между фазами сети и землей, указанный вспомогательный дроссель настраивается в резонанс с емкостью сети на оперативной частоте током, который вводится в обмотку управления компенсирующего дросселя, настраивая последний в ре8840 зонанс с емкостью сети на рабочей частоте сети P2).

Однако согласно этому способу замкнутой системой автоматического регулирования не охватывается компенсиру- 5 ющий дроссель, не контролируется его состояние. Неучет напряжения на компенсирующем дросселе и индукции в его магнитопроводе приводит к существенным погрешностям при настройке 1р компенсирующей цепи при различных видах и величинах сопротивления утечки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автокомпенсации, который заключа ется в измерении емкости сети и эквивалентной индуктивности компенсирующего дросселя с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного

20 дросселя тока высокой частоты и настройке компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте, замкнутой на компенсирующий дроссель системой автоматического регулирования, отрабатывающей сигнал рас- согласования изменением индуктивности компенсирующей цепи (3 1, Для настройки компенсирующей цепи ток оперативного источника накладывают на емкость сети и на рабочие и на измерительные обмотки компенсирующего дросселя. При этом преобладание индуктивног0 или емкостного характера опе— ративного тока определяет работу дат35 чика настройки — фазочувствительного детектора. Наложение тока оперативного источника и на рабочие, и на измерительные обмотки приводит к тому„ что ток управления фазочувствительного де40 тектора определяется не только емкостью сети и индуктивностью измеритель ной обмотки компенсирующего дросселя, но и индуктивностью рабочих его обмоток. Кроме того, электрическая связь между измерительными и рабочими обмот45 ками дросселя обуславливает необходимость включения в цепь измерительных обмоток дополнительного дросселя с воздушным зазором и фильтра присоединения их к "земле" для исключения вли- 5О яния напряжения смещения нейтрали промышленной частоты на работу системы автоматического регулирования и уменьшения влияния изменения индуктивности рабочих обмоток на индуктивность измерительных обмоток. Однако такое техническое решение наряду с усложнением устройств компенсации не позво30

4 ляет получить стабильные характеристики настройки цепи компенсации в широком диапазоне изменения емкости се-. ти. Это вызвано тем, что параметры дросселей, особенно с регулируемым воздушным зазором, имеют, как прави— ло, значительный разброс параметров, которые изменяются как при изготовлении (штамповка, термообработка магнитопроводов ), так и в процессе эксплуатации (колебание напряжения в сети, старение, механические воздействиями.

Если изменения параметров при изготовлении могут быть учтены индивидуальной настройкой устройств компенсации, то изменения параметров в процессе эксплуатации учесть невозможно. Этот недостаток особенно проявляется при ,настройке цепи компенсации по указанному способу, так как условием настроики в резонанс с емкостью сети на промышленной частоте LN индуктивности Ар рабочих обмоток компенсирующего дросселя является настройка индуктивности измерительных обмоток в резонанс с емкостью сети на частоте M)p оператив-! ла Щ 1 ного источника (= ) . В ре— (Я/ ) зультате этого даже небольшая расстройка индуктивности в цепи измерительных обмоток приводит к существенным погрешностям в настройке компенсирующего дросселя, что особенно проявляется при максимальных значениях емкости сети.

Цель изобретения — повышение точности компенсации в широком диапазоне изменения емкости сети.

Поставленная цель достигается тем, что в способе автокомпенсации, заключающемся в измерении емкости сети и эквивалентной индуктивности компенсиру. ющего дросселя с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного дросселя тока высокой частоты и настройки компенсирующей цепи в .резонанс с емкостью сети на рабочей частоте, замкнутой на компенсирующий дроссель системой автоматического регулирования, отрабатывающей сигнал рассогласования изменением индуктивности компенсирующей цепи, на рабочую сеть накладывают постоянный оперативный ток, измеряют его величину, сравнивают с величиной тока высокой частоты, наложенного на рабочую сеть, а их разность с величиной тока высокой частоты в цепи измерительных обмоток компенсирующего дросселя и полу884030 ченную разность токов преобраз т в уют в уменьшается. Вследствие. этого ток в сигнал рассогласования.

7 измерительных обмотках 9 и 10 дроссеНа чертеже представлена принципи- ля увеличи а альная блок-схема соединений ф нк иоличивается до тех по пока личи а р, не нальных узлов я е и функцио- достигнет тока, снимаемого с б 22 дл реализации предло- пропорционально с лока женного способа автокомпенсации ем- сети 6. Сигнал ас го измеряемои емкости костных ток остных токов утечки. сети . Сигнал рассогласования на выИ ходе блока 21 в этом случае становитсточник высокой частоты 1 с помо- ся равным нулю и релейный элемент 20 щью присоединительного емкостного разрывает цепь тока в обмотках уп авфильтра 2, измерительного блока 3 и io 18 р вления 18 и 19. В результате ин ктивтрансформатора 4 подключен к фазам н ду тивность компенсирующего дросселя увелисети с активными 5 и емкостными 6 проводимостями изоля чивается, а, следовательно ток в изизоляции относительно мерительных б 9 10

Э о мотках и 0 уменьшаетземли. С помощью трансформатора 7 и П ся. ри этом на выходе блока 21 сравдатчика 8 указанный источник 1 присо- is нения опять появляется сигнал расединен к измерительным обмоткам 9 и согласования, приводящий цепь постоян1О компенсирующего дросселя с рабочими обмотками 11, 12 и 13 14 кото ного тока в обмотках управления 18 и которые 19 в состояние проводимости. Цикл через изме; ительный блок 15 и и кндук- повторяется. Таким образом, условием тивный присоединительный фильтр 16 ро резо реэонанснои настройки цепи компенсаподключены к фазам сети, а че ез азр р — ции, состоящей иэ рабочих обмоток ll 14, делительный конденсатор 17 присое ид дросселя, индуктивного присоединительнены к земле, управляющие обмотки 18 ного ф ильтра и разделительного кон16 и 19 указанного компенсирующего ррос денса о 17 денсатора, является равенство тоселя подключены к выходу релейного эле-2s ка пропорционального сигналу являУз мента 20, вход которого присоединен ющегося функцией емкости сети 6 и

> к выходу блока сравнения токов 21. тока, пропорционального индуктивносВход блока 21 сравнения токов подклю- ти измерительных обмоток 9 и 10. чен к выходу датчика 8, который иэме- Предложенное техническое решение ряет ток, пропорциональный индуктив- 3О позволяет значительно упростить устности измерительных обмоток 9, 10 и ройства, реализующие предложенный спок выходу блока сравнения токов 22, сиг- соб автокомпенсации, так как в них пе нал с которого является функцией ем- требуются специальные функциональные кости сети 6. Последнее обусловлено узлы для устранения влияния напряжетем, что в блоке 22 происходит срав- З5 ния смещения нейтрали промышленной нение тока высокой частоты, снимаемо- частоты на работу системы автоматичесго с измерительного блока 3, который кого регулирования и уменьшение влияпропорционален активной 5 и емкост- ния изменения индуктивности рабочих нои 6 проводимостям изоляции сети, и обмоток на параметры измерительных обпостоянного тока, снимаемого с изме- .40 моток. При "эТом измерение емкости серительного блока 15, который пропор- ти 6 осуществляется достаточно точно ционален только активной 5 проводимос- в широком диапазоне ее изменения и х»ти изоляции сети. Постоянный оператив- рактеристика сигнала, являющегося ный источник .23 для измерения активно- функцией измеряемой емкости, не завиго сопротивления 5 изоляции подключен 4S сит ни от активных проводимостей 5 изопараллельно разделительному конденса- ляции сети, ни от колебаний напряжетору 17. Сигнал рассогласования, по- ния в сети, ни от вида утечки (одноявляющийся на выходе блока 21 сравне- фазная, двухфазная и др-), которая оди. ния с помощью релейного элемента 20, наково влияет как на цепь измерения управляет током подмагничивания компен-. о тока высокой частоты в блоке 3, так и сирующего дросселя в его обмотках уп- постоянного тока в блоке 15, а различравления 18 и 19. При появлении сигна- ные приращения в этих цепях после блола рассогласования, например, из-за ка 22 сравнения токов взаимно компенувеличения емкости сети 6, релейный сируются. В то же время цепь измереэлемент 20,замыкает цепь постоянного ния индуктивности учитывает состояние тока в обмотках управления 18 и 19; дросселя . напряжение на дросселе, инв результате чего обеспечивается под- дукцию в его магнитопроводе. Это обусмагничивание магнитопровода дросселя ловлено тем, что требуемый ток управ-и индуктивность рабочих обмоток 11-14 ления для изменения индуктивности ра30

7 8840 бочих обмоток зависит от вида и вели- чины активной утечки в сети, а,.следовательно, и от напряжения на дросселе, s силу чего изменение ивдуктив-. ности измерительных обмоток при раз5 личных видах утечки учитывается и авI томатически вводится в систему отработки рассогласования.

В связи с тем,,что на практике устройства автокомпенсацыи емкостных токов утечки применяются совместно с устройством контроля сопротивления изоляции и защитного отключения (реле утечки):, в которых в качестве оперативного источника используется постоянный ток, для упрощения устройства автокомпенсации, реализующих предложенный способ, в качестве источника постоянного оперативного тока возможно использование источника постоянного тока устройств контроля сопротивления изоляции. Таким образом, предложенный способ автокомпенсации емкостных токов утечки свободен от перечисленных недостатков известных способов и позволяет упростить и повыситЬ эффективность компенсации емкостной составляющей токов утечки в сетях с изолированной нейтралью трансформатора.

Формула изобретения

Способ автокомпенсации емкостного, тока утечки на землю в трехфазной

30 электрической сети, заключающийся в измерении емкости сети и эквивалентной индуктивности компенсирующего дросселя с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного дросселя тока высокой частоты и настройке компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте, замкнутой на компенсирующий дроссель системой .автоматическбго. регулирования, отрабатывающей сигнал рассогласования изменением индуктивности компенсирующей цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации в широком диапазоне изменения емкости сети, на рабочую сеть накладывают постоянный оперативный ток, измеряют его величину, сравнивают с величиной тока высокой частоты, наложенного на рабочую сеть, а их разность с величиной тока высокой частоты в цепи измерительных обмоток компенсирующего дросселя и полученную разность токов преобразуют в сигнал рассогласования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 213171, кл. Н 02 H 1/02, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Nì 235162, кл. Н 02 Н 9/02, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 390620, кл. Н 02 Н 3/16, 1971.

884030

Составитель Л. Васькова

Редактор Н. Пушненкова Техред А.Бабинец Корректор А.Ференц

Заказ 10248/80 Тираж 6 78 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва И-35, Раушская наб., д, 4/5

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