Автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора

Союз Сфаетскнк СсЧнаанстнческнк Республнк(5)М. Кл.з Н 02 Н 9/08 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Госуаарственный коннтет СССР но делам нзобре 1 еннй н открытий: т.ъДонецкий ордена Трудового Красного Знамеииполитехнический институт(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ НАСТРОЙКИ ДУГОГАСЯЩЕГО РЕАКТОРАИзобретение предназначено для использования в кабельных высоковольтных электрических сетях переменноготока, оборудованных дугогасящими реакторами для компенсации емкостноготока замыкания на землю.,Известен автоматический регулятордля настройки дугогасящего реакторав кабельыюх сетях, содержащий блокизмерения угла сдвига фаз между токоми напряжением питающей сети, которыйподключен к блоку управления тиристорами моста, подводящего питание кобмотке управления реактора 11 ьОднако это устройство автоматически регулирует ток подмагничиваниядугогасящего реактора лишь в нормальном режиме работы. сети. При однофаэном замыкании на землю (ОЗНЗ)работа регулятора автоматически блокируется, В то же время автоматическая резонансная настройка дугогасящего реактора после возникновенияф ОЗНЗ оказывается весьма эффективной и необходимой, так как в этом режиме могут появляться недопустимыерасстройки компенсации, вызванные,например оперативными переключениями,аварийным отключением кабельныхлиний, Кроме того, иэ-за нелинейности вольт-амперной характеристикидугогасящих реакторов с подмагничи,ванием их резонансные настрйоки внормальном и аварийном режимах сетимогут значительно отличаться,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяавтоматический регулятор, осуществляющий настройку дугогасящего реактора с подмагничиванием как в нормальном режиме работы сети, так и прнОЗНЗ, Регулятор содержит трансформатор напряжения, включенный к двумфазам сети, фазочувствительный измерительный блок, один вход которого связан со вторичной обмоткойтрансформатора напряжения, блок автоматической установки масштаба 2 О амплитуды входного сигнала, входкоторого подключен на напряжениенейтрали, а выход через делительнапряжения - к второму входу фазочувствительного измерительного блока, выполненного в виде фазочувствительного усилителя на транзисторах, Выход фазочувствительного измерительного блока связан со входомблока управления тиристоров, который ЗО управляет тиристорным выпрямителем45 50 55 40 обмотки подмагничивания дугогасящегореактора.Принцип действия регулятора внормальном режиме сети и при ОЗНЗ основан на измерении фазного угла меж,ду напряжением нейтрали и линейнымнапряжением сети, причем фаза линейного напряжения, которое выбрано вкачестве опорного, в обоих режимахсети остается постоянной, Постоянное смещение нейтрали в нормальномрежиме создается подключением конденсатора к одной иэ фаз сети иположение вектора напряжения нейтрали.при резонансной настройке дугогасящего реактора в этом режиме определяется тем, к какой фазе подключен конденсатор, При ОЗНЗ вектор напряжения нейтрали изменяет свое положение по отношению к линейному напряжению, Новое положение резонансного вектора напряжения нейтрали зависит от того, какая фаза замкнуласьна землю 21,Однако такая неопределенность положения вектора напряжения нейтралиотносительно линейного напряженияпри ОЗНЗ обязательно приводит к существенным погрешностям настройкиреактора при замыкании на землю любойфазы сети, так как фаза опорного напряжения не изменяется по сравнениюс нормальным режимом,Кроме того, уменьшение амплитудынапряжения при ОЗНЗ, предлагаемое визвестном устройстве, снижает чувствительность регулятора, так как фаза напряжения нейтрали от расстройкикомпенсации в этом режиме изменяетсяв десятки раз меньше по сравнению снормальным режимом,Цель изобретения - повышениечувствительности и точности настройки дугогасящего реактора з режимеоднофазного замыкания на землю,Поставленная цель достигаетсятем, что в автоматический регулятордля настройки дугогасящего реактора,содержащий трансформатор напряжения,фаэочувствительный измерительныйэлемент, выход которого через соединенные последовательно блок управления тиристорами и тиристорный выпрямитель предназначены для подключения к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, введены блокирующий элемент, блок выбора фаэного напряжения источника поврежденной фазы,фазовый корректор нормального режима, фазовый корректор аварийного режима, причем входы блокирукщего элемента и блока выбора фазного напряжения подключены к трансформатору напряжения, вход фазового корректоранормального режима соединен с выходом блокирующего элемента, а выходподключен к одному входу фазочувствительного измерительного блока,другой вход которого соединен через 5 30 15 20 25 30 35 40 фазовый корректор аварийного режимас выходом блока выбора фаэного напряжения источника поврежденной фазы,третий вход измерительного элементапредназначен для подключения к дополнительной обмотке дугогасящего реак- .тора,Кроме того, фазочувствительный измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных симметрично кольцевого детектора на диодах идифферециального усилителя постоянного тока,На фиг, 1 приведена функциональная схема автоматического регуляторадля настройки дугогасящего реактора;на фиг. 2 - векторные диаграммы нанряжений,поступающих на вход регулятора в нормальном режиме сети (а)и после возникновения ОЗНЗ (Ь),Устройство содержит трансформатор 1напряжения, блокирующий элемент 2,фазовый корректор 3 нормального режима, блок 4 выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы, фазовый корректор 5 аварийного режима,фазочувствительный измерительныйблок б, содержащий последовательновключенные симметричный кольцевойдетектор 7 на диодах и дифференциальный усилитель 8 постоянного тока,блок 9 управления тиристорами, тиристорный выпрямитель 10 и дугогасящий реактор 11.Вторичные обмотки трансформатора 1напряжения, подключенного первичнымиобмотками к трем фазам сети, соединены со входом блокирующего элемента 2,который предназначен для пропусканиялинейного напряжения сети в нормальном режиме. Линейной напряжение сети поступает на вход фазового корректора 3 нормального режима, с помощьюкоторого вводится постоянный сдвигфазы линейного напряжения на 90о Блок 4 выбора фазного напряженияисточника поврежденной фазы подключен к трем фазам вторичной обмоткитрансформатора 1 напряжения. Для получения на выходе блока 4 напряженияисточника поврежденной фазы нейтральпервичной обмотки трансформатора 1напряжения должна быть разземлена,Выход блока 4 соединен со входомфазового корректора 5 аварийногорежима, с помощью которого создаетсянеобходимый сдвиг фазы опорного напряжения в режиме ОЗНЗ, Выходы фазовых корректоров 3 и 5 связаны со входом симметричного кольцевого детектора 7 в измерительном элементе б.Третий вход фазового детектора 7 непосредственно включен на дополнительную обмотку дугогасящего реактора 11.Параметры диодов выбраны такими, чторазное увеличение амплитуды напряжения нейтрали в момент ОЗНЗ не является опасным для детектора,Ф: агсф -( х) ОЬых,=Оасоь(Рц-ф ), (2) 35 Ф: огсз,-с - = о 5 ьа Выход фаэочувствительного измерительного блока б подключен ко входублока 9 управления тиристорами,который управляет тиристорным выпрямителем 10 обмотки подмагничивания дугогасящего реактора 11,На диаграммах введены "ледующиеобозначения; Чаа, Ч , Ч - фаэныенапряжения источника питания; Ч 5 а и90 - напряжения нейтали в нормальном режиме и при ОЗНЗ соответственно,и Ф - углы между векторами напряженйя нейтрали и опорным напряжением в нормальном режиме и при,ОЗНЗ соответственно. В качествеопорного напряжения в нормальном режиме используется линейное напряжение О 5 (в случае, если конденсаторЬсьС включен в фазу А), а в режимеОЗНЗ - фаэное напряжение источникапитания той фазы, которая замкнуласьна землю, например, Ч 20В нормальном режиме сети на входфазочувствительного блока б подаютсянапряжения О и Оо . Угол между этими напряжениями связан с расстройкойкомпенсации Ч соотношением 25 где д - коэффициент демпфирования сеТив нормальном режиме.На выходе Фазового детектора формируется постоянное напряжение, определяемое выражением1 где К - коэффициент передачи детектора,При возникновении ОЗНЗ линейноенапряжение О отключается блокирующим элементом 2, а на выходе блока 4появляется фаэное напряжениеисточника питания поврежденной фазы, например ц при замыкании на землюфазы А (фиг, 2 б), Скорректированноепо фазе в фазовом корректоре 5 напряжение поступает на вход блока 6,Изменение фазы напряжения нейтралиОа в этом режиме. связано с расстройкой компенсации соотношениемО50ф сгсдд+ г рЪ Ъ где д - дополнительный коэффициентдемпфирования, обусловленный проводимостью в месте 55замыкания,Покажем, как изменяются углы 9,,и Ф при расстройке компенсации Ч,равной 0,02, и следующих параметрах.сети,: д = 0,05, д = 2, Используя вы-ражения (1) и (3), получим:ч огссц со 2 22 о0,05 Если использовать в качестве сигнала лишь фазу напряжения нейтралив обоих режимах, ограничивая амплитуду на входе фаэочувствительногоусилителя, как они практически и работают, то сигнал при переходе отнормального режима к режиму ОЭНЭ вдесятки раз .меньшится,как видно иэвышеприведенного расчета углов иформулы (2), в результате чего чувствительность регулятора в режимахОЭНЗ сильно уменьшается, а погрешность возрастает,Чувствительность регулятора иточность в режимах ОЗНЗ можно повыси:ь, используя в качестве сигналане только фазу, но и величину напряжения нейтрали в .этом режиме,как следует иэ формулы (2), т.е,не ограничивать напряжения Оо навходе детектора в режиме ОЗНЗ, ПриОЗНЗ амплитудная составляющая сигнала увеличивается в десятки раэ икомпенсирует снижение фаэовой составляющей сигнала, В результате чувствительнос".ь регулятора в обоих режимах выравнивается, Напряжение сигналана выходе фазочувствительного измерительного блока б пропорциональноекак фазе, так и величине напряжениянейтрали достигается применениемфазового детектора в этом блоке,Таким образом, включение в схемурегулятора блока выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы повышает точность настройки дугогасящего реактора в режиме однофазного замыкания на землю, а непосредственная подача напряжения нейтралина вход сиьачетричного кольцевого детектора повышает как чувствительность к расстройкам компенсации,так и точность настройки реактора вэтом режиме. Применение отдельныхфазовых корректоров в нормальномрежиме и в режиме ОЗНЗ позволяетскорректировать фаэовые погрешностиво входных элементах регулятора итем самым дополнительно повысить точность настройки дугогасящего реактора,Повышение точности настройки дугогасящего реактора при замыканиях фазы на землю с помощью предлагаемогоустройства обеспечивает благоприятные условия самопогасанию заземляющей дуги в случае ее возникновения,Вследствие уменьшения однофаэноготока замыкания на землю предупреждаются значительные разрушения изоляции кабеля от теплового воздействиядуги и, следовательно, переход однофаэного замыкания в двухфазное короткое замыкание, что снижает аварийность в распределительных сетях высокого напряжения,формула изобретения1. Автоматический регулятор длянастройки дугогасящего реактора, со 858171держащий трансформатор напряжения,фазочувстэительный измерительныйблок, выход которого через соединенные последовательно блок управления тиристорами и тиристорный выпрямитель предназначены для подключе"ния к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности настройки реактора в режиме однофаэного замыкания на землю, в неговведены блокирующий элемент, блоквыбора Фазного напряжения источникаповрежденной Фазы, фазовый.корректор нормального. режима, Фазовыйкорректор аварийного режима, причемвходы блокирующего элемента и блокавыбора фазного напряжения подключенык трансформатору напряжения, вход Фаэового корректора нормального режимасоединен с выходом блокирующего элемента, а выход подключен к одному в ходу Фаэочувствительного измерительного блока, другой вход которогосоединен через Фазовый корректор аварийного режима с выходом блока выборафазного напряжения источника поврежденной Фазы, третий вход измеритель- .ного элемента предназначен для подключения к дополнительной обмотке дугогасящего реактора,2, Регулятор по п,1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что фаэочувствио тельный измерительный блок выполнен виде последовательно соедипенных симетрично кольцевого детектора на диодах и дифференциального усилителяпостоянного тока,15Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 9 413593, кл, Н 02 Р 13/04, 1971,2 О 2 Авторское свидетельство СССР Р б 18854, кл, Н 02 Р 13/04, 1974,858171 Составитель Г, ДамскаяРедактор Г. Волкова Техред М. Голинка,: Еорректор М, Еост Зак филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,4 262/88 В 1130Тираж б 75 Подп ИИПИ Государственного комит по делам изобретений и отк 5, Москва Ж, Рауюская н ноеа СССРтийд, 4/5