Способ резонансной настройки компенсации тока замыкания на землю
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических Республик
<п>920954 (6l ) Дополнительное к авт. сема-ву (22) Заявлено 27. 03. 80 (21) 2899519/24-07 (51Э . К>. с присоединением заявкм № 2899520/24-07
У (23) Приоритет
Н 02 Н 9/08
9кударстваивй квинтет
СССР вв дааэн изобретай и отхрыткй
Опубликовано 15.04.82. Бюллетень № 14
Дата опублмкования опмсанмя 18.04.82 (53Э УДК 621.
° 316.925 (088.8) Пермский политехнический институт
1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕЗОНАНСНОЙ НАСТРОЙКИ КОМПЕНСАЦИИ
ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ
Изобретение относится к настройке .,комценсации емкостных токов замыка-. ния на землю в электрических сетях.
Известен ряд способов настройки компенсирующих реакторов в резонанс с емкостью сети относительно земли, 5 которые основываются на измерении различных физических величин, характеризующих состояние сети до замыкания на землю или в режиме замы- кания.
Известна настройка компенсации по максимуму напряжения смещения нейтрали, которую проводят путем измерения и анализа уровня напряжения нейтрали. О достижении резонансной настройки при таком способе судят по наибольшему значению этого напряжения jl3 и )2).
Однако этот способ пригоден только з для сетей, имеющих определенную естественную или специально созданную . несимметрию проводимостей фаэ относительно земли.
Известен также способ, основанный на измерении фазовых характеристик сети. Настройку ведут по углу между напряжением нейтрали и напряжением поврежденной фазы или линейным напряжением (2).
Такой способ настройки можно применять до замыкания на землю или в режиме замыкания только через некоторое переходное сопротивление.
Известны, способы настройки по реактивной проводимости или реактивной составляющей тока контура нулевой последовательности, образованного емкостью сети и реактором, путем вве-. дения в нейтраль вспомогательного источника. Если настройка резонанс- ная, то контролируемые величины должны быть равны нулю (3 j и t4j.
Недостатком известных способов является их сложность и необходимость применения или дополнительной проводимости, подключаемой между одной иэ фаэ и землей, или вспомогательно920954 где
55 го источника питания непромышленной частоты,. Точность измерения и, следовательно, точность настройки компенсации в известных способах зависит от многих факторов. На показания приборов и работу устройств настройки влияют частота источника, наложение токов естественной, несимметрии, активные проводимости сети на =-e ne, нелинейность компенсирующих реакторов, способ последовательного или параллельного включения вспомогательного источника по отношению к реактору, и AD.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ настройки по запомненному значению емкости сети, в котором до замыкания на землю косвенным путем измеряют емкость сети и по ней осуществляют настройку компенсации. При возникновении замыкания запоминают значение, равное измеренной емкости, и в дальнейшем сохраняют настройку, предшествующую замыканию 51.
Однако для осуществления этого способа требуется применять вспомогательный источник непромышленной частоты. На результаты измерений влияют частота источника, продольные и поперечные проводимости сети, трансформатор присоединения к нейтрали сети. Недостатком является и то, что настройка осуществляется только до замыкания на землю, хотя в режиме замыкания состояние сети может изменяться.
Цель изобретения - повышение эффективности компенсации.
Поставленная цель достигается в способе резонансной настройки компенсации тока замыкания на землю, по которому измеряют электрический параметр сети и настройку компенсации ведут по результату измерения путем регулировки .индуктивности компенсирующего реактора, тем, что измеряют мощность сети, из результата измерений выделяют сигнал, пропорциональный степени расстройки компенсации, и регулируют индуктивность реактора в сторону уменьшения сигнала.
При настройке rio реактивной мощности измеряю1» реактивную мощность да режима замыкания и в нем, запоминают величину, измеренную до замыкания, сигнал для настройки выделяют путем сравнения запомненной величины с ее текущим значением при замыкании, а регулирование ведут до равенства нулю выделенного сигнала.
При настройке по мгновенной мощности измеряют мгновенную мощность, выделяют переменную составляющую измеренной величины, а регулирование
t0 ведут, пока выделенная составляющая не станет минимальной, На фиг. 1 показана схема для реализации способа, когда для настройки компенсации измеряют реактивную
1з мощность; на фиг. 2 - то же, когда для настройки компенсации измеряют мгновенную мощность.
Трехфазная система имеет некоторую нагрузку 1, обусловленную междурв фазными проводимостями, емкость от-. носительно земли 2 и компенсирующий реактор 3, регулируемый посредством регулятора 4. Для настройки компенсации измеряют реактивную мощность
zs трехфазной системы на выходе источника питания измерителем мощности 5.
Измерения проводят путем подачи на измеритель линейных токов и фазных напряжений системы. Сигнал, пропорзО циональный измеренной мощности, подают на запоминающее устройство б и анализатор 7. Запоминание информации производят с момента возникновения замыкания на все время существования этого режима. С помощью анализатора 7 сравнивают сигналы о величине мощности до и после замыкания опре1 е деляют знак и уровень рассогласования этих сигналов и воздействуют на в регулятор 4. Регулятором 4 изменяют индуктивность реактора в сторону уменьшения рассогласования сигналов до значения, соответствующего резонансной настройке, при которой рас4 согласование станет равным нулю.
Сущность способа заключается в следующем.
Реактивная мощность трехфазной cucso темы до замыкания на земле равна
Я = 0м+ 0g = О.м+ 33с 0ф, (1) (}i - реактивная мощность нагрузки и междуфазных емкостей сети (эта составляющая не зависит от режима однофазного замыкания);
5 920954
1
Qy - реактивная мощность фаэ. относительно земли;
J>>Up - емкостной ток на землю и напряжение фазы.
В состоянии замыкания фазы -на землю реактивная мощность системы становится равной
Q = Q + Q, = Q„i Q, " Q, (2) где а Q - наброс реактивной мощности на систему из-за замыка- 10 ния на землю.
В некомпенсированной сети 0. =
Э .Uo, т.е. определяется величиной емкостного тока замыкания на землю (Эс) и напряжением смещения нейтрали 15 (Uo). В компенсированной сети наброс реактивной мощности зависит от величины реактивной составляющей остаточного тока, т.е.
О
Q = 6 c>Ue -Зр ф =
= 63<;SU4I - 3U9 act = 33съ|ф=0> (6) т.е. действительно, при этом a Q >= 0;
;Qy= Q и поэтому справедливо услоI вие (3
Следовательно, если в режиме замыкания фазы на землю изменять ток реактора и одновременно сравнивать между собой значения реактивной мощ- 40 ности трехфазной системы, измеренные до замыкания и в режиме замыкания, то критерием достижения резонансной настройки можно считать равенство нулю (или смену знака) результирующего сигнала сравнения мощностей.
На фиг. 2 изображена схема поясняющая способ, когда для настройки компенсации измеряют мгновенную мощ50 ность.
Переменную составлян>щую сигнала мощности выделяют фильтром 8 (фиг.2, и подают на экстремальный анализатор 9. С помощью которого опреде$S ляют уровень этой переменной со<.тавляющей и формируют необходимый сигнал управления, который подают на регулятор 4. При возникновении замы" кания какой-либо фазы на землю выходной сигнал с измерителя мощности
5 содержит постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая пропорциональна средней (активной) мощности системы, а переменная составляющая характеризует несимметрию трехфазной системы. Поскольку несимметрию трехфазной системы вызывает однофазное замыкание на землю, то по величине переменной составляющей можно судить о возникновении замыканий на землю и величине тока замыкания. В компенсированной сети ток замыкания на землю равен сумме емкостного тока и индуктивного тока реактора. При резонансной настройке компенсации ток замыкания минимальный. Следовательно, в этом режиме несимметрия трехфазной системы, обусловленная однофазным замыканием на землю, также минимальна.
Наименьшее значение имеет и переменная составляющая выходного напряжения преобразователя мощности. Таким образом, на измерении и анализе уровня переменной составляющей мощности трехфазной системы может быть основана резонансная настройка компенсации емкостных токов.
Настройку компенсации по реактивной мощности целесообразно .применять в сетях большой протяженности с большой мощностью сети относительно земли,и со стабильной нагрузкой. Настройка по мгновенной мощности может быть применена в любых сетях. Способ является простым, для его осу;ществления не требуется применять ! ! вспомогательных источников питания или подключать к фазе сети дополни)тельную проводимость. Измерение мощ ности можно производить стандартными . преобразователями мощности, выпускаемыми отечественной промышленностью.
При этом можно использовать уже имеющиеся в трехфазной системе трансформаторы тока и напряжения. Применение способа позволяет осуществить резонансную настройку компенсации емкостных токов непосредственно в режиме замыкания как через различное переходное сопротивление, так и при коротком замыкании. Остаточный ток замыкания на землю при этом минимальный, что обеспечивает значительное повышение эффективности компенсации, а значит надежности и электробезопасности систем электроснабжения.
920954
Формула изобретения
1. Способ резонансной настройки компенсации тока замыкания на землю, при котором измеряют электрический 5 параметр сети и, настройку компенсации ведут по результату измерения регулировкой индуктивности компенсирующего реактора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности, измеряют мощность сети, из результата измерений выделяют сигнал, пропорциональный степени расстройки компенсации, и регулируют индуктивность реактора в сторону уменьшения выделенного сигнала.
2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что измеряют реактивную мощность до режима замыкания и в нем, запоминают величину, измерен- 20 ную до замыкания, сигнал до настрой.ки выделяют путем сравнения запомненной величины с ее текущим значением при замыкании, а регулирование ведут до равенства нулю выделенного сигнала.
3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что измеряют мгновенную мощность, выделяют переменную составляющую измеренной величины, а регулирование ведут, пока выделенная составляющая не станет минимальной.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лихачев Ф.4. Инструкция по выбору, установке и эксплуатации дуго гасящих катушек. И., "Энергия", 1971, с. 55-65.
2. Авторское свидетельство СССР
N 205125, 1967.
3. Вильгейм P и Уотерс И. Заземление нейтрали в высоковольтных системах, ГЭИ, М.-Л., 1959, с. 373-375.
4, Степанчук Д.H. Исследование методов автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки в шахтных электрических сетях. Торная электромеханика и автоматика". Вып. 4, 1966.
5. Авторское свидетельство СССР
N 528654, 1976 (прототип) .
920954
Тираж 670 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 2370/68
Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель Г. Дамская
Редактор К. Волощук Техред Л. Пекарь Корректор Н шароши
