Устройство для защиты установки поперечной емкостной компенсации

 

Союз, Советскик

Соткиапистическик

Ресттубттик

О П И С А Н И Е 930489

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 19.0Ь.80 (21) 2983551/24-07 («з1) Щ. Кд, 3

Н 02 Н 7/16 с присоединением заявки РЙ

5кудеротееииый комитет

СССР ао делам имбретеиий и открытий (23) Приоритет

0"Убл"коваио23.05.82. Бюллетень №19 (53) УДК 621 316. . 92 5 (088. 8) Дата опубликования описания 23.05.82 (72) Авторы изобретения!.", 1:риднсв

В.П. Комлев, С.И. Малафеев, В.С. Мамай и А (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ УСТАНОВКИ

ПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ KOMIlEHCAUHH

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для зашитного

i. отключения установок поперечной емкостной компенсации в электрических сетях промышленных предприятий и электрифицированного транспорта.

Известны устройства для защиты конденсаторных установок, содержашие выключатель и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, о измерительный орган с двумя выходами, к первому выходу которого подключен фильтр основной гармоники, а к второмуфильтр высших гармоник, два квадратируюших блока и суммируюший блок, к вы15 ходу которого подключен исполнительный орган $1Jm (2J.

Такие устройства осуществляют отключение конденсаторной установки при перегрузках, обусловленных как повышением напряжения, так и высшими гармониками.

Однако при этом не учитываются темп ратурная зависимость предельно допустимых тока и напряжения, и зависимость тангенса угла потерь fg Q от частоты.

Из опыта эксплуатации конденсаторных батарей известно, что одной из основных причин выхода из строя конденсаторных батарей является повышение температуры внутри конденсатора при перегрузках по току, обусловленных перенапряжениями и высшими гармониками и окружающей среды. Основное количество аварий конденсаторов (до 70%) зарегистрировано в весенне-летний период $3).

Недостаток известных устройств — невысокая надежность при несинусоидальных питаюших напряжениях и изменениях температуры окружаюшей среды.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство, содержашее выключатель, датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, второй выключатель, соединенный парал- лельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь дей3 9304 ствующих значений и первый блок текущего усреднения, включенные между выходом датчика тока и входом первого порогового элемента, Я 5-триггер, 1 элемент НЕ и последовательно соединен» ные дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу датчика напр.. жения сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего ,усреднения и второй пороговый элемент, 10 выход которого соединен с управляющим входом второго выключателя и через элемент НЕ с Я -входом R5 -триггера, 5 -вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а вы- 1$ ход подключен к управляющему входу первого выключателя. Такое устройство осуществляет автоматический контроль за .состоянием конденсаторной установки и уровнем высших гармоник в спектре питающего напряжения j4 J.

В случае превышения уровня высших гармоник последовательнр с конденсаторной установкой включается реактор, который уменьшает ток конденсаторов. Если pg включение реактора не обеспечивает снижения тока ниже допустимого то установка отключается вообще. При снижении уровня гармоник до допустимого конденсаторная установка автоматически включается в сеть. При этом пороговые элементы имеют постоянную настройку, не зависящую от температуры окружающей среды. Кроме того, в известном техническом решении не учитывается зависи35 мость тепловыделения в конденсаторах от спектрального состава питающего напряжения. Недостаток известного устройства — недостаточная надежность при несинусоидальном питающем напряжении и изменениях температуры окружающей среды.

11ель изобретения - повышение надежности зашиты установки поперечной емксьстной компенсации при несинусоидальном питающем напряжении и изменениях температуры окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в известноеустройство для зашиты установки поперечной емкостной компенсации, содержащее выключатель, соединен»ный последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения сети, х выходу которого подключены последовательно соединенные первый квадратируюший блок и первый блок текущего усреднения и последовательно соединенные блок дифференцирования, второй квадра89 4 тирующий блок и второй блок текущего усреднения, первый и второй пороговые элементы связаны с исполнительным алементом, дополнительно введены четыре сумматора, третий блок текущего усреднения, делители напряжения, преобразователь температуры окружающей среды в напряжение, при этом входы первог o сумматора через первый н второй делители подсоединены к выходам первого и второго квадратирующих блоков cDOT» ветственно, и в ход ко входу третьего блока текущего усреднения, первые входы второго, третьего и четвертого сумматора подключены к выходам первого, второго н третьего блоков текущего усред. нения соответственно„ а вторые входы через первый, третий, четвертый и пятый делители соответственно соединены с выходом преобразователя .температуры окружающей среды в напряжение. Выходы указанных сумматоров соответственно подключены ко входам первого, второго и третьего пороговых элементов, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с исполнительным элементом.

На чертеже приведена схема устройства для защиты установки поперечной емкостной компенсации.

Устройство содержит блок 3 дифференцирования, первый 4 и второй 5 квадратирующие блоки, первый 6 и второй 7 делители, первый сумматор 8, первый 9, второй 10 и третий 11 блоки текущего усреднения, второй 12, третий 13 и чет» вертый 14 сумматоры, первый 15, .второй 16 и третий 17 пороговые элементы, третий 18, четвертый 19 и пятый 20 делители, элемент ИЛИ 21, выключатель

22, исполнительный элемент 23 преобразователь 24 температур окружающей среды и напряжения, установка 25 поперечной емкостной компенсации.

Преобразователь 24 температуры окружающей среды в напряжение размещен вблизи с конденсаторной батареей 25 и измеряет температуру окружающей среды, под которой понимается температура, Измеренная в ее самой горячей точке в середине между двумя конденсаторами.

В случае одиночного конденсатора под температурой окружающей среды понимается температура, измеренная на расстоянии 30 см от его корпуса и на 2/3 высоты, считая от основания, Устройство работает» следующим образомм.

В нормальном режиме работы выключатель 22 замкнут, на выходе 1 датчика

930 "1 89

2 напряжения "сети формируетдя напряжение 13 2, пропорциональное питающему напряжению LI1 . В общем случае оно не синусоидально и может быть представлено в виде бесконечного гармонического ряда: oo

U Q2 K. U sill (vGJ()t+ Qy) где Д,(ч - действующее значение и фаза у -ой гармоники, изменяющиеся во времени случайным образом, Я0 — частота основной гармоники.

Блок 3 дифференцирования вычисляет производную питающего напряжения

Оо

Uç,==<э,.Г yu„cow(vu, . „, где Кд - коэффициент передачи блока дифференцирования.

Сигнал U пропорционален току кс денсаторной установки и используется для его косвенной. оценки.

Потери мощности в конденсаторах определяются по известной. формуле

Р = K. ч ы О, с ф б где tg Ь„- тангенс угла потерь конденсаторов на V -ой гармонике„

С - емкость конденсаторной батареи.

С учетом частотной зависимости

t, g Я;, определяемой выражением

t,g8, = а, C-++

" ) оcR где à — сопротивление, эквивалентное потерям в проводящих металлических частях;

Я, — сопротивление, эквивалентное потерям в диэлектрике, потери в конденсаторах равны: ,2 2 2 2. 1 2

Р=: Ч Ы С ГЦ Г вЂ” Ц о Ч v1 R V

На выходах первого 4 и второго 5 квадратируюших блоков формируются сигналы, средние значения которых пропорциональны квадратам действующих значений напряжения питающей сети и тока конденсаторной установки соответственно

U„=k4Z U,;

U>=k>Q q ) ц

2 2 2 ч-4 Ч где К4 и К5 - коэффициенты пропорциональности. На выходе сумматора 8 действует напряжение, среднее значение которого пропорционально потерям мошности в конденсаторах

Цв= К6К42 Ц 7К4Z. Ч и

9 6 4ч ч 7 4, о где С<6, CK> - коэффициенты передачи пер вого и второго делителей, зависящие от параметров конденсаторной батареи Г и R.

Первый 9, второй 10 и третий 11 блоки текущего усредне п1я выделяют средние значения за определенный про/ межуток времени квадратов действующих напряжений и тока и потерь мошнос ти в конденсаторной установкЕ.

Преобразователь температуры окружающей среды в напряжение формирует сигнал, пропорциональный температуре окружающего воздуха ю 24 24 где К вЂ” коэффициент пропорциональНОСТИ, 6 — температура.

Согласно ГОСТ 1282-68 силовые электрические конденсаторы допускают работу при длительном повышении действующего значения тока до 130% но-. минального как за счет повышения напряжения, так и уровня высших гармоник

Зр и действующего значения напряжения до

110% номина;.ьного. При этом потери мощности в конденсаторах не должны превышать допустимых. Перегрузочная способность конденсаторов зависит От температуры окружающей среды: при снижении температуры улучшается теплорассеяние конденсатора, следовательно, увеличиваются значения предельно допустимых тока, напряжения и потерь актив4р ной мощности и наоборот.

Для коррекции уставок зашиты по току, напряжению и потерям активной мощности в предлагаемом устройстве выходные сигналы блоков 9 — 11 текущего усреднения - суммируются с выходным сигналом преобразователя 24 температуры окружающей среды в напряжение с псьмоШью второго 12, третьего 13 и четвертого 14 сумматоров. Третий 18, чет

5р вертый 19 и пятый 20 делители Опреде ляют уставки температурной коррекции по напряжению, току и мощности соответственно. При необходимости регулирования конденсаторной установки по напряжению коэффициент передачи 1ретьего

55 делителя может быть установлен равным О.

Первый 1 5, второй 1 6 и третий 17 пороговые элементы фиксируют превышение усредненными за время 1 значениями действующих напряжений, тока и активной мощности допустимых значений с учетом температурной коррекции. При нормальной температуре окружающей среды переключение пороговых элементов

15 - 17 происходит при значениях напряжения, тока и мо1цности, соответствующих номинальным предельно допустимым.

При повышении температуры увеличива. ются сигналы на вторых входах, а следовательно и выходах, сумматоров 1214, поэтому переключение пороговых элементов происходит при значениях напряжения, тока и мощности ниже номинальных предельно допустимых, и наоборот. Переключение любого порогового элемента изменяет состояние элемента

ИЛИ 21, который через исполнительный элемент производит отключение выкпючателя 22.

При снижении питаюшего напряжения, уровни высших гармоник или температуры окружающей среды до значений, соотвеч ствуюших уровням переключения пороговых элементов, последние изменяют свое состояние и конденсаторная установка вновь включается в сеть.

Таким ооразом, устройство осушествляет автоматический контроль за параметрами питающего напряжения, оцени» вает ток конденсаторной установки и потери активной мощности с учетом часто ной зависимости тангенса угла потерь и отключает установку при отключении указанных параметров до допустимых с коррекцией по температуре окружаюшей среды. При изменении питаюшего напряжения и .уровня высших гармоник до допустимых уровней или снижения температуры окружающей среды установка автоматически включается в сеть. Учет параметров питающего напряжения и температуры окружаюшей среды сушественно повышает надежность и эффективность зашиты конденсаторных установок.

Использование предлагаемого технического решения в электрических сетях промышленных предприятий и электрифицированного транспорта позволит снизить аварийность конденсаторных батарей и увеличить их срок службы.

0489 8

Формула изобрете ния

Устройство для защиты установки поперечной емкостной компенсации, содержащее выключатель, последовательно соединенный с конденсаторной установ- кой, датчик напряжения сети, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый квадратируюший блок и первый блок текущего усреднения и последовательно соединенные блок дифференцирования, второй квадратируюший блок и второй блок текущего усреднения, первый и второй пороговые элементы связаны с исполнительным элементом, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности при несинусоидальном питающем напряжении и изменениях температуры окружающей среды, в него дополнительно введены четыре

20 сумматора, третий блок текущего усреднения, делитель напряжения, преобразователь температуры окружающей среды в напряжение, при этом входы первого сумматора через первый и второй делители напряжения подсоединены соответственно к выходам первого и второго квадратируюших блоков, а выход - к входу третьего блока текущего усреднения, первые входы второго, третьего и четвертого

30 сумматоров подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего блоков текущего усреднения, а вторые входы через третий, четвертый и пятый делители напряжения соединены с выходом преобразователя температуры окружающей среды в напряжение, выходы указанных сумматоров соответственно подклю» чены к входам первого, второго и третьего пороговых элементов, BbIxoljbl которых

40 через элемент ИЛИ соединены с исполнительным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4 № 640392, кл. Н 02 Н 7/16, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 688955, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

3. Бородулин В.М... Герман Л.А.

Конденсаторные установки электрифици50 рованных железных дорог переменного тока. М., Транспорт, 1976, с. 122. 4. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2839013/24-07, кл. 7/16, 1979.

930489

22

Составитель В. Зимаков

Редактор А. Шандор Техред М. Гергель Корректор E. Рошко

Заказ 3487/74 Тираж 670 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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