Устройство для защиты конденсаторной установки

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл. Н 02 Н 7/16 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР ио дел ам изобретен и й и открытий(12) Авторы изобретения С.И, Малафеев и В.П. Комлен Владимирский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНДЕНСАТОРНОЙ УСТАНОВКИ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты конденсаторных установок поперечного включения, используемых н промьааленных электрических сетях для повышения коэФфициента мощности,В промышленных электрических сетяхсонременных предприятий с нелинейными и резкопеременными нагрузкамиуровень высших гармоник изменяетсяслучайным образом и часто превышаетдопустимый. Высшие гармоники вызывают перегрузки конденсаторных батарей по току и могут вывести их изстроя,Известны устройства защиты конденсаторных установок, содержащиереакторы, нключемые последовательнос конденсаторами 1 .Уровень высших гармоник в спектрепитающего напряжения изменяетсяслучайным образом, а реакторы имеютпостоянное индуктивное сопротивление,поэтому конденсаторные установкииспользуются неэффективно, так какпри малом содержании гармоник, допустимом по техническим условиям;для конденсаторов, реакторы лишьуменьшают общее емкостное сопротивление установки и увеличивают потериактивной мощности, а прн большомуровне высших гармоник могут необеспечить надежной защиты.Известны также устройстна длязащиты конденсаторных устанонок,содержащие выключатель и реактор,включенные последовательно с конденсаторной установкой, измерительныйорган с двумя выходами, к первомувходу которого подключен фильтроснонной гармоники, а ко второмуФильтр нысших гармоник, два квадратирующих блока и суммирующий блок,5 к ныходу которого подключен исполнительный орган. Такие устройстна отключают конденсаторную установку приперегрузке, предотвращая тем самымее повреждение 2.2 О Однако отключение установки нанеопределенный срок и необходимостьповторного ее включения снижают эфФективность ее использования,Иэ известных наиболее близким потехнической сущности к предлагаемомуянляется устройство, содержащее выключатель, реактор и датчик така,включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент 3.Такое устройство отключает конденсаторную установку при перегрузкена неопределенное время, что снижаетэфФективность ее использования.Цель изобретения - повышение эффективности использования конденсаторных установок,Поставленная цель достигаетсятем, что в известное устройство, со"держащее включатель, датчик тока иреактор, включенные последовательнос конденсаторной установкой, датчикнапряжения и пороговый элемент до-полнительно введены второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенныепервый преобразователь действующихзначений и первый блок текущего усреднения, включенные между выходомдатчика тока и входом первого порогового элемента, ВЯ-триггер, элементНЕ и последовательно соединенные 20дифференцирующий блок, вход которогоподключен к выходу датчика напряжениясети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего усреднения и второй пороговый 25элемент, выход которого соединен суправляющим входом второго выключателя и через элемент НЕ с Н-входомВЯ-триггера, Я-вход которого соединен с выходом первого пороговогоэлемента , а выход НЯ-триггера подключен к управляющему входу первоговыключателя.На чертеже приведена схема устройства для защиты конденсаторной установки,Устройство содержит питающую сеть1, первый выключатель 2, датчик 3тока, конденсаторную установку 4,реактор 5, первый преобразователь 6действующих значений, второй выключатель 7, первый блок 8 текущегоусреднения, второй пороговый элемент 9, первый пороговый элемент 10,элемент 11 НЕ, второй блок 12 текущего усреднения, НЯ-триггер 13, второй 4преобразователь 14 действующих значений, дифференциальный блок 15,датчик 16 напряжения.Устройство работает следующимобразом. 50Напряжение сети 1 может быть представлено в виде бесконтактного гармонического ряда где Ц 0;- амплитуда и фаза М-ойгармоники, изменяющиеся во времени случайньм обфразом; 60в - частота основной гармоники.В нормальном режиме аботы, когда уровень высших гармоник не превышает допустимый, выключатели 2 и 7 замкнуты, через конденсаторную установкуемкостью С протекает токЕго действующее значение равноТок конденсаторной установкиизмесяется датчиком 3 тока, его действующее значение 14 определяетсяс помощью первого преобразователя бдействующих значений. Так как действующее значение тока конденсаторнойустановки изменяется во времени случайным образом, а конденсаторы допускают кратковременные перегрузки,то для предотвращения ложных срабатываний в устройстве предусмотренпервый блок 8 текущего усреднения,сигнал на его выходе равен среднемузначению действующего тока 14 за время 7;,)8 3 4 С48 СПороговый элемент 10 фиксирует превышение средним значением действующего тока 14 заданного уРовня 0 . Если П 8О, то сигнал на выходе элемента 10 равен О, если 08 .) П, он принимает значение логической.единицы.Выходной сигнал датчика 16 напряжения пропорционален напряжению сетиК Е О,Я 1 н(Фю 1+У,)где К 16 - коэффициент пропорциональности,Сигнал на выходе дифференцирующего блока 15 равен. Ц, =К 6 В Е МО СО(ФЮ 1+У),35 16 , , Цт.е, он пропорционален току конденсаторной установки. Следовательно, в устройстве с помощью датчика 16 напряжения и дифференцирующего блока 15 косвенно измеряется ток конденсаторной установки емкостью С.Действующее значение выходного сигнала диффереицирующего блока 15 измеряется вторым преобразователем 14 действующих значений, оно также пропорционально действующему току .конденсаторной батареи 14, На выходе второго блока текущего усреднения формируется сигнал, пропорциональный действующему току конденсаторной установки эа время 21 Хг%0 55 где К - коэффициент пропорциональностиВторой пороговый элемент 9 фиксирует превышение средним значениемдействующего тока 14 пороговогоуровня ПП, причем ПП 4. ЕслиП ( П выходной сигнал йторогопорогового элемента равен О, второйвыключатель 7 замкнут. На выходеэлемента 11 НЕ, а следовательно наВ-входе ВБ-триггера 13 действуетлогическая единицана выходе ВБ"триггера - логический О. Первый выключатель 2 замкнут.Если П 1Бит, но ПВ.Пи, товторой пороговый элемент 9 переключается, первый пороговый элемент 10сохраняет свое состояние. При этомразмыкается второй выключатель, последовательно с конденсаторной установкой 4 включается реактор 5, благодаря чему резко возрастает сопротивление установки для высших гармоник.Сигнал на выходе элемента 11 НЕпринимает значение логического О.Так как на В-и Б-входах ВБ-триггера13 действуют нулевые сигналы, он хранит предыдущее состояние, т,е, наего выходе действует логический О,благодаря. чему первый выключатель 2остается замкнутым,Если, несмотря на включение реактора 5, среднее значение тока черезконденсаторную установку 14 превышает допустимый уровень, сигнал логической единицы с выхода первогопорогового элемента поступает наБ-вход ВБ-триггераТриггер изменяетсостояние, сигнал логической единицы с его выхода поступает на управляющий вход первого выключателя2. Контакты первого выключателя 2размыкаются, конденсаторная установкаотключается от сети.Как только уровень высших гармоник в спектре питающего напряженияизменится настолько, что выходнойсигнал второго блока 12 текущегоусреднения снижается до значения04Пи,то второй пороговый элемент 9 возвращается в исходное состояние, размыкаются контакты второговыключателя 7, сигнал на выходе элемента 11 НЕ принимает значение логической единицы, сигнал на выходеВБ-триггера 13 изменяется с логической единицы до логического О, контакты первого выключателя 2 замыкают.ся, Конденсаторная установка 4 вновьподключается к сети,Таким образом устройство осуществляет автоматический контроль засостоянием конденсаторной установкии уровнем высших гармоник в спектре питающего напряжения. В случае превышения уровня высших гармоник последовательно с конденсаторной установ"кой включается реактор, которыйуменьшает ток конденсаторов. Есливключение реактора не обеспечиваетснижение тока ниже допустимого, тоустановка отключается вообще. Приснижении уровня гармоник до допустимого конденсаторная установка автоматически включается в сеть. Такойрежим работы конденсаторной установки существенно повышает эффективность ее использования. Формула изобретения Устройство для защиты конденсаторной установки, содержащЕе выключатель, датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности использования конденсаторной установки, в него дополнительно введены второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь действующих значений и первый блок текущего усреднения,включенные между выходом датчика тока и входом первого пороговоГо элемента, ВБ-триггер, элемент НЕ и последовательно соединенные дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу датчика напряжения сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего усреднения и второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом второго выключателя и через элемент НЕ с В-входом ВБ-триггера, Б-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход ВЯ-триггера подключен к управляющему входу первого выключателя. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в установках поперечно-емкостной компенсации в промышленных сетях-фЗлектричествоф, 1973, М 11, с. 40-44.2. Бохан А.Н. Перегрузка конденсаторов фильтро-компенсирующих устройств и средства защиты,-1 Известиявузов СССРф, Энергетиками, 1979,9 4, с. 101-104, 3. Авторское свидетельство СССР 9 688955, кл, Н 02 Н 3/16, 1978,855844 Тираж б 75 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113039, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8956/78 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В, ЗимаковРедактор Т. Парфенова Техред А. Ач Корректор М. Демчик