Устройство компенсации потенциала поврежденной фазы относительно земли

(54) ЛА П 3 ЕМЛ (57) дового Красский институЧупайленко,и О.В.Мельни защикан ааз етельство СССРН 9/08, 1979. Авторское сви8170, кл. Н 0тепанчук Д,Н.ма работы сетиомпенсации пофазы относител элек енн режях о высш, учеб, завед 1983, 9 1, с. 50 вв й ЭС: ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ Н А ВТОРСНОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ(46) 23,07,86, Бкл, Мф 2 (71) Донецкий ордена Тр ного Знамени политехнич (72) Д,Н,Степанчук, А.А А,А.Беликов, Н.А,Марков (53) 621,316.925(088,8) и др. Исследование3-85 кВ в условиенциала поврежденьно земли, - Изв. ний. Энергетика, 4 УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ПОТЕНЦИАВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ ОТНОСИТЕПЬНО Изобретение относится к области ы электрических сетей от замына землю и может быть использо для компенсации токов замыкания млю и потенциала поврежденной относительно земли в шахтных рических кабельных сетях. Целью етения является повышение надеж работы сети и снижение установ й мощности устройства. Компенса существляется за счет ввода ной ЭДС компенсации 0а такода дополнительной компенсирую- ДСчерез компенсирующий,2 О трансформатор 6, Величина этой дополнительной ЭДС устанавливается припомощи регулируемого трансформатора10 заранее. и периодически меняетсяпри планируемом изменении. емкости.Компенсирующие ЭДС трансформируютсячерез компенсирующий трансформатор 6в сеть в противофазе с потенциаломповрежденной Фазы относительно землиза счет встречного включения первичИзобретение относится к области защит электрических сетей от замыканий на землю, в частности к конструкции устройств компенсации токов замыкания на землю, и может быть ис пользовано, в первую очередь, для компенсации токов замыкания на земле и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сетях, специфика эксплуатации которых требует повышенной надежности и безопасности работы.Кроме того, изобретение может найти широкое применение как в промышленности, так и в городких или сельских сетях, а также может быть использовано в высоковольтных и низковольтных сетях,Целью изобретения является повышение надежности работы сети и снижение установленной мощности устройства. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства компенсации по тенциала поврежденной фазы относительно земли, на Фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений, на Фиг. 3 схема блока выбора поврежденной фазы и цепей управления выключателями, ЗОИзобретение состоит из трехфазного присоединительного трансформатора 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Первичная обмотка 2, выполненная по схеме "звезда" с нулевой точкой, тремя фазами подключена к трехфазной защищаемой сети 4, а нулевая точка первичной обмотки 2 присоединительного трансформатора соединена с одним концом первичной обмотки 5 однофазной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора 6, а для того,чтобысовпадало по фазе с фазой,опережающей поврежденную Фазу, вцепь заземления обмотки компенсирующего трансформатора включают конденсатор 7. Назначением блока выбораповрежденной Фазы является определение поврежденной фазы и включениесоответствующих выключателей, 3 ил,ного комленсирующего трансформатора6, а другой конец обмотки 5 заземленчерез конденсатор 7. Вторичная обмотка 3 присоединительного трансформатора 1 выполненная по схеме "звезда" с нулевой точкой, нулевой точкойсоединена с одним концом вторичнойобмотки 8 основного однофазного компенсирующего трансформатора 6, а другой конец обмотки 8 соединен с однимконцом вторичной обмотки 9 регулируемого трансформатора 10, Вторичнаяобмотка 3 присоединительного трансФорматора 1 соединена с основной 11и дополнительной 12 триадами выключателей, которые соединены по схемевзвезда" с нулевой точкой. Нулеваяточка основной триады выключателей11 соединена с одним концом первичнойобмотки 13 регулируемого однофазноготрансформатора 10, а другой конецобмотки 13 соединен с нулевой точкойвторичной обмотки присоединительноготрансформатора 1. К сети подключентрехфазный трансформатор 14 напряжения, выход которого подсоединен кблоку 15 выбора поврежденной фазы, аодин выход блока 15 подсоединен кцепям управления основной триады выключателей 11, другой выход блока 15подсоединен к цепям управления дополнительной триады 12 выключателей.Замыкание на землю в сети 4 осуществпяется в точке 16,Принцип работы устройства заключается и создании электродвижущей силы которая может компенсировать напряжение, возникающее между поврежденной фазой и земпей. Как показали(2,) 3 124 исследования, полная компенсирующая ЭДС должна быть равна (фиг. 2):И а Р (1)Фгде 1 и - основная компенсирующая ЭДС,- дополнительная компенсируюФщая ЭДС;- снимается с фазы вторичнойобмотки 3 трансформатора 1, Нетрудно показать, чтооаФизический смысл формулы (2) заключается в том, что при условии полной компенсации весь ток замыкания на 15 землю 1 проходит по цепи нулевой последовательности, т.е. по сопротивФлению Е , и создает на нем падение напряжения Е, 1, которому и должна быть равна дополнительная ЭДС ь, 20гЭтасдвинута относительно 1 по фазе, а величина ее пропорциональна емкости сети. Угол сдвига 1 фазы вектора 1 относительно 8 о определяется как 25 1 5 К + г + 1,5 Х,Е(3) где К Х - активное и индуктивноесопротивление компенсирую-,щего и присоединительноготрансформаторов (они приняты одинаковыми по мощности),35- относительные потери визоляции сети,г - сопротивление в месте за 3земления первичной обмотки5 компенсирующего транс Оформатора 1Из формулы (,3) видно, что направление векторане зависит от емкости сети. Из этого следует, что полную компенсацию можно обеспечить регулированием только по величине дополнительного вектора В качестве источникаможетбыть взята ЭДС фазы вторичной обмотки 9, опережающей поврежденную фазу,как видно из векторной диаграммы нафиг, 2, но в противофазе (фиг. 2),Как указывалось, 7 = Х Е,Чтобысовпадало по фазе с фазой, опережающей поврежденную Фазу,6237 4можно увеличить К, но это также уве"личит и величину . Гораздо эффективнее уменьшить Х включив конденсатор соответствующей величины )в цепь заземления обмотки компенсирующего трансформатора (фиг. 1). Величина Х определяется из условияХ = Х - К сд 30(4)ФПри соблюдении условия (4)совпадает по фазе ЭДС опережающей фазы.Если теперь введем в цепь компенсации 3, то мы достигнем полной компенсации потенциала поврежденной фаы и тока в месте замыкания на землю. ФРегулированием величиныснимаемой с вторичной обмотки 9 регулируемого трансформатора 10, можно добиться минимума остаточного напряжения между поврежденной фазой и землей и тока в месте замыкания на землю при любом значении емкости сети.. Устройство работает следующим образом.При возникновении замыкания на землю в одной из фаз сети срабатывает блок 15 выбора поврежденной фазы и замыкает выключатели в той же фазе в основной триаде 11 выключателей, и в опережающей фазе в дополнительной триаде 12 выключателей (включенные тиристорные выключатели на фиг; 1 заштрихованы). Согласно описанному принципу работы, компенсация осуществляется за счет ввода основной ЭДС компенсации 7, а также ввода дополнительной компенсирующей ЭДСчерез компенсирующий трансформатор 6. Величина этой дополнительной ЭДС устанавливается при помощи регулиру- мого трансформатора 10 заранее и периодически меняется при планируемом изменении емкости сети. Возможна подрегулировка 1 и в режиме замыкания на землю до достижения минимального уровня остаточного напряжения на поврежденной фазе.Компенсирующие ЭДС трансформируются через компенсирующий трансформатор 6 в сеть в противофазе с потенциалом поврежденной фазы относительно земли за счет встречного включения первичной и вторичной обмоток основного компЕнсирующего трансформатора 6.Назначением блока 15 выбора поврежденной фазы являются определениечены,При возникновении замыкания на землю, например, в фазе А,фазное нап ряжение этой фазы падает, реле 17 замыкает свой контакт 20 и выключатели 23 (поврежденной Фазы) и 28 (опережающей Фазы) включаются.Аналогично схема работает при за 5 мыканиях на других фазах.В изобретении уменьшается мощность регулируемого трансформатора, а также улучшается режим работы устройства компенсации за счет использования емкостного сопротивления вместо активного. Это объясняется тем, что отношение активного Б. и индуктивного сопротивлений нулевой последовательности контура компенсации примерно равно 1:4 (фиг. 2). Чтобы добиться угла 1 = 30 необходимо либо увеличить К , либо уменьшить Х . Отношение Х, и К, должно быть равно 50- 8 30 = 0,58 о(5) К Если увеличитьйто Кд ="- = б,9 2 - Я 2 + Е 2 - 6 99,о Если уменьшить Х, то Х = 0,582 0,58поврежденной Фазы и включение соот- . ветствуюших выключателей, Принципиальная схема блока приведена на Фиг, 3, Реле 17-19 напряжения подключены на разные, напряжения к трансФорматору 14 напряжения. Контакты 20-22 этих реле включены в цепи питания выключателей 11 и 12, Цепи питания выключателей 11 и 12, Цепи пита ния выключателей соединены попарно так, чтобы один выключатель из основной триады (например, 23) был соединен с выключателем из дополнительной триады (например, 24), включенным в 15 фазе, опережающей Фазу, в которой включен соответствующий выключатель из основной триады (например, 23) Питание для выключателей 23-28 подается через контакты 29. 20Блок 15 выбора поврежденной Фазы работает следующим образом.В нормальном режиме при отсутст- . вии замыкания на землю реле 17-19 напряжения находятся под напряжением, 25 а их контакты 20-22 разомкнуты. И соответственно все выключатети не вклюТаким образом, мощность регулируемого трансформатора в случае применения емкостного сопротивления в цепи заземления в и = - ,в= 6 разменьше, чем в случае применения активного сопротивления,Использование емкостного сопротивления в цепи заземления трансформатора компенсации в шесть раз уменьшает мощность регулируемого трансформатора и соответственно в шесть разуменьшается величина падения напряжения на сопротивления нулевой последовательности регулируемого трансФорматора. А это улучшает режим работы предлагаемого устройства компенсации,Формула изобретенияУстройство компенсации потенциала поврежденной фазы относительно земли, содержащее трехфазный присоединительный трансформатор, компенсирующий и регулируемый однофазные трансформаторы, основную и дополнительную триады выключателей, трансформатор напряжения, блок выбора поврежденной фазы, элемент сопротивления, причем первичная и вторичная обмотки компенсирующего трансформатора включены в противофазе, первичная обмотка присоедйнительного трансформатора, соединенная по схеме звезда", своими тремя концами присоединена к трем Фазам защищаемой сети, а нулевой точкой соединена с одним концом первичной обмотки компенсирующего трансформатора, вторичная обмотка присоединительного трансформатора, соединенная по схеме "звезда", нулевой точкой соединена с одним концом вторичной обмотки компенсирующего трансформатора и с одним концом первичной обмотки регулируемого трансформатора, другой конец вторичной обмотки компенсирующего трансформатора соединен с одним концом вторичной обмотки регулируемого трансформатора, а выключатели основной и дополнительной триад, соединенные каждая по схеме "звезда, подключены каждая своими тремя выводами к вторичной обмотке приссединительного трансформатора, нулевая точка основной триады выклю1246237 1 О Подписн Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. н чателей соединена с другим концомвторичной обмотки регулируемого трансформатора, нулевая точка дополнительной триады выключателей соединена сдругим концом первичной обмотки регулируемого трансформатора, трансформатор напряжения своими входами подключен к защищаемой сети,а выходамик блоку выбора поврежденной фазы,выходы которого подключены к цепям ВНИИПИ Заказ 4014/49 Ти управления выключателей основной идополнительной триад, элемент сопротивления включен между другим концом первичной обмотки компенсирующего трансформатора и землей, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьппения надежности работы сети иснижения установленной мощности устройства, в качестве элемента сопротивления использован конденсатор.