Устройство для защиты конденсаторной батареи
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<щ928520 (61) Дополнительное к авт. свид- ó В 855844 (22) Заявлено 11.07. 80 (21) 2952255/24-07 ра}М Кп з с присоединением заявки ¹
Н 02 Н 7/16
Государственный комитет
СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53} УДК 621 316. .925 (088.8) Опубликовано 150582. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 15. 05. 82 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ЗАЩИТЫ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защитно. го отключения конденсаторной батареи в электрических сетях промышленных предприятий.
По основному авт. св..й 855844 известно устройство для защиты конденсаторной батареи, содержащее пер- вый выключатель, датчик тока и реактор, соединенные последовательно с конденсаторной батареей, второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь действующих значений, первый блок текущего усреднения и первый пороговый элемент, включенные между выходом датчика тока и S-входом RS-триггера, выход которого подсоединен к управляющему входу первого выключателя, датчик напряжения сети, к выходу которого подключены последовательно соединенные блок дифференцирования, второй преобразователь действующих значений, второй блок. текущего ус« реднения и второй пороговый элемент,. выход которого подключен к управляющему входу второго выключателя и через элемент НЕ соединен с R-входом
RS-триггера. Такое устройство осуществляет автоматический контроль эа действующим значением тока конденсаторной установки и уровнем высших гармоник в спектре питающего напряжения.
В случае превышения уровня высших гармоник последовательно с конденсаторной установкой включается реактор, который уменьшает ток конденсаторов. Если включается реактор, ко" торый уменьшает ток конденсаторов.
Если включение реактора не обеспечивает снижения тока до допустимого, то установка отключается вообще. При снижении уровня гармоник до -допустимого конденсаторная батарея автоматически включается в сеть (1).
Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает защиты при изменении параметров диэлектрика, а при пробое конденсаторной батареи при нормальном питающем напряжении осуществляет ее автоматическое в-.<ëþ÷åíèå и отключение.
Цель изобретения — повышение на25 дежности путем осуществления защиты при нарушениях диэлектрика.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты конденсаторной батареи дополнительно введе30 ны датчик напряжения конденсаторной
928520 батареи второй RS-триггер, элемент
ИЛИ, блок перемножения, фильтр, третий пороговый элемент, блок установки нуля, элемент индикации, при этом выход первого RS-триггера подсоединен к управляющему входу первого выклю- Б чателя через элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго RS-триггера и к элементу индикации, входы блока перемножения подсоединены к выходам датчиков тока I0 и напряжения конденсаторной батареи, а выход через последовательно соединенные фильтр и третий пороговый элемент подключен к S-входу второго
RS-триггера,кR-входу которого под соединен блок установки нуля.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство- содержит питающую сеть
1, первый выключатель 2, датчик тока 3, конденсаторную батарею 4, реактор 5, датчик напряжения ко; денсаторной батареи 6, второй выключатель 7, первый преобразователь действующих значений 8, первый блок текущего .усреднения 9, блок перемножения 10, блок установки нуля 11, вто- рой пороговый элемент 12, первый пороговый элемент 13, элемент НЕ 14, фильтр 15, второй блок текущего усреднения 16, третий пороговый элемент 17, второй преобразователь дей,ствующих значений 18, первый и второй RS-триггеры 19 и 20, блок дифференцирования 21, элемент ИЛИ 22, элемент индикации 23, датчик напря- 39 жения 24.
Устройство работает следующим образом.
В нормальном режиме, когда уровень высших гармоник не превышает допусти-4g мой, а параметры конденсаторной батареи не выходят за пределы допуска,, .а выходах первого 13,. второго 12 и третьего 17 пороговых элементов действуют нулевые потенциалы, на выходе элемента НЕ 14 — сигнал логической 1, за счет которого первый
RS-триггер 19 установлен в нулевое состояние. Второй RS-триггер 20 так.же установлен в нулевое состояние, с помощью блока установки 11, который работает следующим образом. При включении напряжения питания схемы управления происходит медленный заряд емкости Cli через резистор 11 от нуля до напряжения питания +Е.
В течении времени Ф от момента включения до момента переключения элемента НЕ 11 на. R-входе второго RSтриггера 20 действует импульс единич.ной амплитуды, который устанавливает 60
его в нулевое состояние. Таким образом, на выходах обоих триггеров и, следовательно, элемента ИЛИ 22 действуют нулевые потенциалы. Первый и второй выключатели 2 и 7 замкнуты, 65
Напряжение-конденсаторной батареи 4 может-быть представлено в виде бесконечного гармонического ряда
04 йЧ 5 и(М Ч ) ф
4 г где Ч,% - амплитуда и фаза-д -ой гармоники, изменяющиеся во времени случайным образому - частота основной гармоники. .Ток через конденсаторную батарею емкостью С равен
1, % CVmV<, ф-1
Потери мощности в диэлектрике равны сумме потерь от гармоник
Р =ыс xvg Оч :где tg ñÐ. — тангенс угла потерь в диэлектрике для Ч-ой гармоники. Ток конденсаторной батареи 14 измеряется датчиком тока 3. его действующее значение определяется с помощью первого преобразователя действующих значений 8 и усредняется первым блоком текущего усреднения 9. Первый пороговый элемент 13 фиксирует превышение средним значением действующего .тока Э4 заданного уровня М„„. Если U> - Yq« zo сигнал на выходе 13 равен О, если Ug>r Vq„он принимает значение логической 1 . Выходной сигнал датчика напряжения 24 пропорциональный напряжения сети, дифференцируется с помощью блока дифференцирования 21, сигнал на выходе которого пропорционален току конденсаторной батареи 4 при замкнутом втором выключателе 7. таким образом в устройстве с помощью датчика напряжения сети 24 и дифференцирующего блока 21 косвенно измеряется ток конденсаторной батареи. Действующее значение вЫходного сигнала дифференцирующего блока 21 Х4 измеряется вторым преобразователем действующих значений 18 и усредняется вторым блоком текущего усреднения 16, к выходу которого подключен второй пороговый элемент 12, «риксирующий пре вышение среднего значения действуюf щего тока конденсаторной батареи порогового уровня Чд, причем Чп Чп<. Если U «V выходной сигнал второго порогового элемента 11 равен О, второй выключатель 7 замкнут. На выходе элемента НЕ 14 и, следовательно, R-входе первого RS-триггера 19 действует сигнал логической 1, на выходе - логического 0 . Выходные сигналы датчиков тока 3 и напряжения конденсаторной батареи 6 поступают на входы блока перемножения 10, ко928520 Формула изобретения Устройство для защиты конденсаторной батареи по авт. св. 9 855844 отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности путем осуществления защиты при нарушениях диэлектрика, в него дополнительно введены датчик напряжения конденсаторной батареи, второй RS-триггер, элемент ИЛИ, блок перемножения, фильтр, третий пороговый элемент, блок установки нуля, элемент индикации, при этом выход первого RS- триггера подсоединен к управляющему входу первого выключателя через элемент ИЛИ, второй вход которого подключен gp к выходу второго RS-триггера и к элементу индикации, выходы блока перемножения подсоединены к выходам датчиков. тока и напряжения конденсаторной батареи, а выход через последод5 вательно- соединенные фильтр и третий торый вычисляет.. мгновенную мощность конденсаторов. Фильтр 15 выделяет . среднее за. период питающей сети значение выходного сигнала блока перемножения-10, которое пропорционально активной мощности потерь в диэлектрике Р . Третий пороговый элемент 17 фиксирует превышение мощности потерь допустимого значения V„> . При Q Ъ Vqy выходной сигнал 17 приимает значение логической 1, который переключает второй RS-триггер 20 и изменяет .состояние элемента индикации 23. Если при нормальных параметрах конденсатора уровень высших гармоник питающего напряжения превышает допустимый U Ъ Ч„. но 0 « V«, то происходит пере,тючение второго"порогового элемента 12, первый пороговый элемент 13 с храняет свое состояние. При этом размыкается второй выключатель 7, ц.следовательно с конденсаторной установкой 4 включается реактор 5, вследствие чего возрастает сопротивление установки для высших гармоник. Сигнал на выходе элемента НЕ 14 принимает значение логического 0 . Так как на R-u S-входах первого RS-триггера 19 действуют нулевые сигналы, ой хранит предыдущее состояние, на его выходе действует сигнал логического 0, благодаря чему первый выключатель 2 остается замкнутым. Если при включенном реакторе 5 среднее значение тока через конден-. саторную установку Х превышает допустимый уровень, сигнал логической 1 с выхода первого порогового элемента поступает на S-вход первого RS-триггера 19, последний изменяет состояние, сигнал логической 1 с его выхода через элемент ИЛИ 22 поступает.на управляющий вход первого выключателя 2, контакты которого размыкаются и конденсаторная батарея 4 отключается от сети. При снижении уровня высших гармоник до уровня, при- котором U «Ч„, второй пороговый элемент 12 возвращается в исходное состояние размыкаются контакты второго выключателя 7, сигнал на выходе элемента НЕ 14 принимает значение логической 1 сигнал на выходе первого RS-триггера 19 изменя ется с 1 до О, контакты первого выключателя 2 замыкаются.. Конденсаторная батарея 4 вновь подключается к сети.. Если при замкнутом первом выключателе 2 независимо от состояния второго выключателя 7, произойдет нарушение параметров диэлектрика, при котором увеличивается мощность активных потерь Р до значения, превосходящего допустимое Р 7z Чд, произойдет переключение третьего элемен5 t0 ! 30 та 17 что приведет к изменению состояния второго RS-триггера с логического 0 до логической. l . Выходной сигнал второго RS-триггера 20 через элемент ИЛИ 22 поступит на управляющий вход первого выключателя 2,контакты которого разомкнутся и отключает батарею 4 от сети. Элемент индикации 23, в качестве которого мо. жет использоваться светодиод или лампа накаливания, также изменяет свое состояние, что свидетельствует о неисправности конденсаторной батареи. Состояние второго RS-триггера, 20 независимо от режима сети сохраняется до нового включения схеьы, которое производится обслуживающим персоналом после устранения дефектов конденсаторной батареи. Таким образом, данное устройство осуществляет автоматический контроль за уровнем высших гармоник питающего напряжения и исправностью конденсаторной батареи. При увеличении уровня высших гармоник последовательно с конденсаторной батареей включается реактор, который уменьшает ток конденсаторов. Если включение .ре- ..актора не обеспечивает снижения тока до допустимого, то установка отличается от сети. При снижении уровня . гармоник до допустимого конденсаторная установка автоматически включается в сеть. При нарушении свойств диэлектрика конденсаторная батарея вообще отключается, что регистрируется элементом индикации. Это сущест- венно повышает надежность защиты, позволяет обслуживающему персоналу легко и быстро обнаружить и устранить неисправность конденсаторной батареи и предупредить аварийные режимы, возможные при пробоях конденсаторов. 7 928520 Составитель B. Зимаков Техред T. Маточка КорректорВ. Синицкая Редактор М. Товтин Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 3275/70 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пороговый элемент подключен к S вхо» ду второго AS -триггера, к % входу которого подсоединен блок установки нуля. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 855844, кл. Н 02 Н 7/16, 1979.
