Устройство для защиты установки поперечной емкостной компенсации

(22) Заявлено 19.09.80 (21) 2983551/24-07 (51) Ч, Кл,3 Н 02 Н 7/16 с присоединением заявки РЙ 9 кудеретееииый комитет СССР ае делам имбретеиий и открытий(23) Приоритет Опубликовано 23,05.82. Бюллетень19 (53) УД К 621.316.925(088 8) Дата опубликования описания 23.05.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЪ УСТАНОВКИПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защитногоотключения установок поперечной емкостной компенсации в электрических сетяхпромышленных предприятий и электрифицированного транспорта.5Известны устройства для защиты конденсаторных установок, содержащие выключатель и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой,1 Оизмерительный орган с двумя выходами,к первому выходу которого подключенфильтр основной гармоники, а к второмуфильтр высших гармоник, два квадратирующих блока и суммирующий блок, к вы 15ходу которого подключен исполнительныйорган 1 и 2,Такие устройства осуществляют отключение конденсаторной установки при перегрузках, обусловленных как повышениемнапряжения, так и высшими гармониками.Однако при этом не учитываются темпратурная зависимость предельно допустимых тока и напряжения, и зависимость тангенса угла потерь (, 5 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 оь) зарегистрировано в весенне-летний период 3.Недостаток известных устройств - невысокая надежность при несинусоидальных питающих напряжениях и изменениях температуры окружающей среды. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- ройство, содержащее выключатель датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, второй выключатель, соединенный парал-лельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь дей 3 9304ствующих значений и первый блок текущего усреднения, включенные между выходом датчика тока и входом первогопорогового элемента, К 5-триггер,1элемент НЕ и последовательно соединенные дифференцируюший блок, вход которого подключен к выходу датчика напржения сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего,усреднения и второй пороговый элемент, 1 Овыход которого соединен с управляющимвходом второго выключателя и черезэлемент НЕ с Я -входом Й 5 -триггера, .5 -вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход подключен к управляющему входу первого выключателя, Такое устройство осуществляет автоматический контроль за.состоянием конденсаторной установки иуровнем высших гармоник в спектрепитающего напряжения 4,В случае превышения уровня высшихгармоник последовательнр с конденсаторной установкой включается реактор, который уменьшает ток конденсаторов, Если 2включение реактора не обеспечивает снижения тока ниже допустимого то установка отключается вообще. При сниженииуровня гармоник до допустимого конденсаторная установка автоматически включается в сеть. При этом пороговые элементы имеют постоянную настройку, независящую от температуры окружающейсреды, Кроме того, в известном техническом решении не учитывается зависи 35мость тепловыделения в конденсаторахот спектрального состава питающего напряжения. Недостаток известного устройства - недостаточная надежность принесинусоидальном питающем напряжениии изменениях температуры окружающейсреды,Цель 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 компен- фО сации, содержащее выключатель, соединенный последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения сети,;к выходу которого подключены последовательно соединенные первый квадратирующий блок и первый блок текущего ус 1 реднения и последовательно соединенные блок дифференцирования, второй квадра 89 4тирующий блок и второй блок текущегоусреднения, первый и второй пороговыеэлементы связаны с исполнительнымалементом, дополнительно введены четыре сумматора, третий блок текущегоусреднения, делители напряжения, преобразователь температуры окружающей среды в напряжение, при этом входы первцго сумматора через первый н второйделители подсоединены к выходам первогои второго квадратируюших блоков соответственно, и в ход ко входу третьегоблока текущего усреднения, первые входы второго, третьего и четвертого сумматора подключены к выходам первого,второго н третьего блоков текущего усреднения соответственно а вторые входычерез первый, третий, четвертый и пятый делители соответственно соединеныс выходом преобразователя .температурыокружающей среды в напряжение, Выходы указанных сумматоров соответственноподключены ко входам первого, второгои третьего пороговых элементов, выходыкоторых через элемент ИЛИ соединеныс исполнительным элементом.На чертеже приведена схема устройства для защиты установки поперечнойемкост ной компенсации,Устройство содержит блок 3 дифференцирования, первый 4 и второй 5 квадратируюшие блоки, первый 6 и второй 7делители, первый сумматор 8, первый 9,второй 10 и третий 11 блоки текущегоусреднения, второй 12, третий 1 3 и четвертый 14 сумматоры, первый 1 5, .второй 1 6 и третий 17 пороговые элементы,третий 18, четвертый 19 и пятый 20делители, элемент ИЛИ 21, выключатель22, исполнительный элемент 23 преобразователь 24 температур окружающейсреды и напряжения, установка 25 поперечной емкостной компенсации.Преобразователь 24 температурыокружающей среды в напряжение размещен вблизи с конденсаторной батареей 25и измеряет температуру окружающейсреды, под которой понимается температура, Измеренная в ее самой горячей точкев середине между двумя конденсаторами,В случае одиночного конденсатора подтемпературой окружающей среды понимается температура, измеренная на расстоянии 30 см от его корпуса и на 2/3 высоты, считая от основания,Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме работы выключатель 22 замкнут, на выходе 1 датчика2 напряжения "сети .Формируетдя напряжение 3 , пропорциональное питающему напряжению 01 . В общем случае оно не синусоидально и может быть представлено в виде бесконечного гармонического ряда:оо-7 Е О вп,ч и 1+ Ч, где О, (1 - действующее значение ифаза у -ой гармоники, изменяющиеся во временислучайным образом,Яо - частота основной гармоники.Блок 3 дифференцирования вычисляет производную питающего напряжения З= Э,Г 2 ОСОЬ(ЧЫ,Ь,где К - коэффициент передачи блокадифференцирования.Сигнал Опропорционален току кг денсаторной установки и используется для его косвенной. оценки.Потери мощности в конденсаторах определяются по известной. формулеР = Е чы"О, сф Я где 1 ф Ь - тангенс угла потерь конденсаторов на Ч -ой гармоникеС - емкость конденсаторнойбатареи.С учетом частотной зависимости Д Я;, определяемой выражением8, =чы,РЫоСК где Г в . сопротивление, эквивалентноепотерям в проводящих металлических частях;Я, - сопротивление, эквивалентноепотерям в диэлектрике, потери в конденсаторах равны:собоР=РыС ЦЕ - ГЧо-1ЧНа выходах первого 4 и второго 5 квадратируюших блоков формируются сигналы, средние значения которых пропорциональны квадратам действующих значений напряжения питающей сети и тока конденсаторной установки соответственно0=К . и,;Ч сгУ2 о 2ч:где К 4 и К - коэффициенты пропорциональности. На выходе сумматора 8 действует напряжение, среднее значение1 которого пропорционально потерям мошности в конденсаторахК К 4 У 7 юс Ч 2Э6 4,р. Ч 7 Ф.1 Огде С 6, 0(7- коэффициенты передачи первого и второго делителей, зависящие отпараметров конденсаторной батареи Ги К.Первый 9, второй 10 и третий 11блоки текущего усреднения выделяютсредние значения за определенный проимежуток времени 6 квадратов действующих напряжений и тока и потерь мощноети в конденсаторной установкЕ,15Преобразователь температуры окружающей среды в напряжение формируетсигнал, пропорциональный температуреокружающего воздуха20 24 24 тгде К 4 - коэффициент пропорциональности,6 - температура.Согласно ГОСТ 1282-68 силовыеэлектрические конденсаторы допускаютработу при длительном повышении действующего значения тока до 130% но.- минального как за счет повышения напряжения, так и уровня высших гармоник30 и действующего значения напряжения до110% номинального, При этом потеримощности в конденсаторах не должныпревышать допустимых. Перегрузочнаяспособность конденсаторов зависит оттемпературы окружающей среды: приснижении температуры улучшается теплорассеяние конденсатора, следовательно,увеличиваются значения предельно допустимых тока, напряжения и потерь актив 40 ной мощности и наоборот.Для коррекции уставок зашиты по току,напряжению и потерям активной мощности в предлагаемом устройстве выходныесигналы блоков 9 - 11 текущего усреднения - суммируются с выходным сигналом преобразователя 24 температурыокружающей среды в напряжение с псьмойью второго 12, третьего 13 и четвертого 14 сумматоров, Третий 18, чет 50вертый 19 и пятый 20 делители опредьляют уставки температурной коррекциипо напряжению, току и мощности соответственно. При необходимости регулирования конденсаторной установки по напряжению коэффициент передачи третьего55делителя может быть установлен равным О.Первый 1 5, второй 1 6 и третий 17пороговые элементы фиксируют превыше ние 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 1 5 - 1 7 происходит при значениях напряжения, тока и мощности, соответствующих номинальным предельно допустимым.При повышении температуры увеличива- ются сигналы на вторых входах, а следовательно и выходах, сумматоров 12- 14, 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 питающего напряжения,уровни высших гармоник или температурыокружающей среды до значений, соотвечствующих уровням переключения пороговых элементов, последние изменяют своесостояние и конденсаторная установкавновь включается в сеть.Таким оьразом, устройство осуществляет автоматический контроль за параметрами питающего напряжения, оценивает ток конденсаторной установки и потери активной мощности с учетом частотной зависимости тангенса угла потерьи отключает установку при отключенииуказанных параметров до допустимых скоррекцией по температуре окружающейсреды. При изменении питающего напряжения и .уровня высших гармоник додопустимых уровней или снижения температуры окружающей среды установка автоматически включается в сеть. Учет параметров питаюшего напряжения и температуры окружающей среды существенноповышает 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 8Формула изобрете нияУстройство для защиты установкипоперечной емкостной компенсации, содержащее выключатель, последовательно5 соединенный с конденсаторной установ-кой, датчик напряжения сети, к выходукоторого подключены последовательно соединенные первый квадратируюший блоКи первый блок текущего усреднения ипоследовательно соединенные блок дифференцирования, второй квадратируюшийблок 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 иизменениях температуры окружающей среды, в него дополнительно введены четыре20 сумматора, третий блок текущего усреднения, делитель напряжения, преобразомтель температуры окружающей среды внапряжение, при этом входы первого сумматора через первый и второй делители25 напряжения подсоединены соответственнок выходам первого и второго квадратируюших блоков, а выход - к входу треть.его блока текущего усреднения, первыевходы второго, третьего и четвертого30 сумматоров подключены соответственнок выходам первого, второго и третьегоблоков текущего усреднения, а вторыевходы через третий, четвертый и пятыйделители напряжения соединены с выходомпреобразователя температуры окружающей среды в напряжение, выходы указанных сумматоров соответственно подключены к входам первого, второго и третьего пороговых элементов, выходы которых40 через элемент ИЛИ соединены с исполнительным элементом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР45 % 640392, кл. Н 02 Н 7/16, 1978,2. Авторское свидетельство СССРМ 688955, кл. Н 02 Н 3/16, 1979,3. Бородулин В.М Герман Л.А,Конденсаторные установки электрифици 50рованных железных дорог переменноготока. М Транспорт, 1976, с. 122.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке % 2839013/24-07, кл. 7/16,1979.930489 оставитель В. Зимаковехред М. Гергель Корректор Е. Рошк Шандор дакт каз 3487/74 ВНИ