Устройство для автоматической компенсации емкостных токов в электрической сети

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЩИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09 60 312) Н 02 Н 9/08 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСНОМУ ИДЕТьство ССС 1974.ство СССР02 У 3/18,тор, последователвторой релейныйченный к низковолконтактор, причетоянной составлярыми входами пер ные одклюторой ра посс втоьно соедине силительи тнои сет выход фильщей соедине го и втор компарат ля перем выход преобразоватеапряжения в логичесо послеченный улевой р остором и да дугогасяще выходунапряже ное, к втором ключен блок з входу сумматора под ания минимальной зоны ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидет9150907, кл. Н 02 3 3/182. Авторское свидетел9433591, кл. Н 02 5 3/183. Авторское свидетелпо заявке 93346391, кл,1981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС-. КОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержащее. плунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключенный к нейтрали силового трансформатора с измененным числом витков в одной из фаз, довательно соединенные подклю к трансформатору напряжения й последовательности сети фильт новной частоты, первый усилитель- формирователь, фазочувствительный блок и фильтр постоянной составляющей, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращающий блок и второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного блока, преобра. зователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, подключенный к трансфор,матору напряжения нулевой последовательности, преобразователЬ переменного напряжения в постоя;.ное, вход которого соединен с выходом фильтраосновной частоты, последовательносоединенные первый блок задания зонынечувствительности, первый компаратори первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор,вход которого подключен к входу первого блока задания зоны нечувствительности, второй блок задания зонынечувствительности, второй компаратор и второй логический элемент И,последовательно соединенные первыйрелейный усилитель и подключенныйк низковольтной сети первый контаккии сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности настройки компенсации и надежности сети, оно снабжено последовательно соединенными сумматором и блоком ограничения, блоком задания минимальной зоны нечувствительности, третьим, четвертым и пятым логическими элементами И, блоком времени, двумя пороговыми элементами, выпрямителем, третьим контактчиком положения плунжеров го реактора, причем сумматор подключен к преобразователя переменного ния в постоян 111386 7нечувствительности, выход блока ограничения соединен с входами первого блока задания зоны нечувствительности и с инвертором, к выходам первого и второго логических элементов И подклю. цены третий и четвертый логические элементы И соответственно, к .вторым входам которых подключены первый и второй пороговые элементы соответственно третьи входы третьего и четвертого логических элементов И соединены с выходом блока времени, к второму выходу которого подключен управляющий вход третьего контактора,выход которого подключен к двигателюдугогасящего реактора, другие входытретьего контактора подключены к выпрямителю, соединенному с сетью,вход блока времени через пятый логи-ческий элемент И соединен с выходамитретьего и четвертого логическихэлементов И, а к входам пороговыхэлементов подключен датчик положения плунжеров.Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическимсетям, и может быть использованов электрических сетях напряжениемЬ 10,35 Кв для компенсации емкостныхтоков однофазного замыкания на землю,Известно устройство для настройкидугогасящеи катушки в воздушныхсетях, содержащее задающий блок, мо Оделирующий потенциометр, блок сравнения, Фазочувствительный усилитель 111,К недостаткам устройства относятся необходимость применения телемеханической связи с сетью и нечувствительность к изменениям емкостиотносительно земли отходящих линийи потребителей. Поэтому данное устройство не нашло практического применения.Известно также устройство дляавтоматической настройки плунжерногодугогасящего реактора, содержащеепоследовательно соединенные фильтросновной частоты, первый усилгтельформирователь, фазочувствительныйблок и интегрирующий элемент, а также фазовращающий блок, два релейныхусилителя, блок управления реактороми преобразователь переменного напряжения в логичегкий сигнал с уставкойпо напряжению 2 . Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность и неудовлетворительная защищенность от влияния высших гармоник напряжения нейтрали. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее плунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключенный к нейтрали силового трансформатора с измененным числом витков в одной из фаз, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения нулевой последоватепьности сети фильтр основной частоты, первый усилитель-формиро ватель, фазочувствительный блок и интегрирующий блок, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращающий блок и второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного блока, преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого соединен с выходом фильтра основной частоты, последовательно соединенные первый блок задания зоны нечувствительности, первый компаратор и первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к входу первого блока зоны нечувствительности, второй блок задания эоны нечувствительности, второй компаретор и второй логический элемент И, поаледовательно соединен- ные первый релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети первый контактор, последовательно соединенные второй релейный усилитель и подключенный к низковольтной сетивторой контактор, причем вход интегрирующего блока соединен с вторыми входами первого и второго компараторов а выход преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И 31 .Недостатками данного устройства являются возможность возникновения автоколебаний в системе и понижен ная чувствительность в зоне малых р;.сстроек компенсации из-за отсутствия ограничения максимума зоны нечувствительности.Цель изобретения - повышение точ ности настройки компенсации и надежности сети. Поставленная цель достигается тем что устройство для автоматической20 компенсации емкостных токов в электрической сети, содержащее плунжерный дугогасящий реактор с двигателем, подключенный к нейтрали силового транс форматора с измененным числом витков в одной из фаз, последовательно соединенные подключенный к трансформа" тору напряжения нулевой последователь ности сети фильтр основной частоты, первый усилитель-формирователь, фазочувствительный блок и фильтр постоян 30 ной составляющей, последовательно соединенные подключенный к трансформатору напряжения сети фазовращаюн 1 ий блок и второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с вторым вхо- З 5 дом фазочувствительного блока, преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, подключенный к трансформа- гору напряжения нулевой.последовательности, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого соединен с выходом фильтра основной частоты, последовательно соединенные первый блок задания эоны не чувствительности, первый компаратор и первый логический элемент И, последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к входу первого блока задания зоны нечувствитель 50 ности, второй блок задания зоны нечувствительности, второй компаратор и второй логический элемент И, последовательно соединенные первый Гелей. ный усилитель и подключенный к низко 55 вольтной сети первый контактор, последовательно соединенные второй релейный усилитель и подключенный к низковольтной сети второй контактор, гричем выход фильтра постоянной составляющей соецинен с вторыми вхо" дами первого и второго компараторов, а выход преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен с вторыми входами первого и второго логических элементов И, снабжено последовательно соединенными сумматором и блоком ограничения, блоком задания минимальной зоны нечувствительности третьим, четвертым и пятым логическйьи элементами И, блоком времени, двумя пороговыми элементами, выпрямителем, третьим контактором и датчиком положения плунжеров дугогасящего реактора, причем сумматор подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, к второму входу сумматора подключен блок задания минимальной зоны нечувствительности, выход блока ограничения соединен с входами первого блока задания зоны нечувствительности и с инвертором, к выходам первого и вт,рого логических элементов И подключены третий и четвертый логические элементы И соответственно, к вторым входам которых подключены первый и второй пороговые элементы соответственно, третьи входы третьего и четвертого логических элементов И соединены с выходом блока времени, к второму выходу которого подключен управляющий вход третьего контактора, выход которого подключен к двигателю дугогасящего реактора, другие входы третьего контактора подключены к выпрямителю, соединенному с сетью, вход блока времени через пятый логический элемент И соединен с выходами третьего и четвертого логических элементов И, а к входам. пороговых элементов подключен датчик положения плунжеров.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.К электрической сети подключен трехфазный трансформатор 1, к нейт. рали которого подсоединен плунжерный дугогасящий реактор 2. К сети подключен также измерительный трансформатор 3 напряжения типа НТИИ.К вторичным обмоткам последнего подключаются входы автоматического устройства, На первый вход автоматичес" кого устройства подается напряжение нейтрали с вторичной обмотки трансфор.матора напряжения, имеющей схемусоединения "разомкнутый треугольник", а на второй вход - опорное (линейное) напряжение Ц,1 с вторичной обмотки укаэанного трансформатора, имеющей схему соединения "звезда с нулем", 5Напряжение нейтрали Ц поступает на вход преобразователя 4 переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, равной 0,30 р 1 О и фильтр 5, основной частоты, который выделяет основную гармонику входного напряжения, Последнее с целью повышения чувствительности блока и точности настройки с помощью первого усилители-формирователя б преобразуется в сигналы прямоугольной формы, которые поступают на первый вход фазочувствительного блока 7, Опорное напряжение ООП проходя через Фазовращающий блок 8 и второй усилитель-Формирователь 9, поступает на второй вход фазочувствительного блока 7, выход которого соединен с входом Фильтра постоянной составляющей 10. Последний через первый компаратор 11, первый логический элемент И 12, третий логический элемент И 13 и первый релейный усилитель 14 соединен с управляющим входом первого контактора 1530 подключенного к сети и обеспечивающего прямое включение приводного двигателя 16 плунжеров дугогасящего реактора 2, а также через второй компаратор 17, второй логический элемент И 18, четвертый логический элемент И 19 и второй релейный усилитель 20 соединен с управляющим входом второго контактора 21, подключенного к сети и обеспечивающего реверсивное включение приводного двигателя 16 плунжеров40 дугогасящего реактора 2. Выход Фильтра 5 основной частоты через преобразователь 22 переменного напряжения в постоянное, сумматор 23, блок 24 ограничения и первый блок 25 задания45 зоны нечувствительности соединен с вторым входом первого компаратора 11. Выход блока 24 ограничения через инвертор 26 и второй блок 27 задания эоны нечувствительности соединен с вторым входом второго компаратора 17. Выход блока 28 задания минимальной эоны нечувствительности соединен. с вторым входом сумматора 23. Выходы первого 12 и второго 18 логических элементов И соединены с двумя входами пятого логического элемента И 29, выход которого соединен с входом блока 30 времени, причем один выход последнего соединен с третьими входами третьего 13 и четвертого 19 логическихэлементов И, а второй выход - с управляющим входом третьего контактора3 1, последовательно соединенного свыпрямителем 32 подключенным к сети,Два выхода датчика 33 положения плунжеров соединены с входами первого 34и второго 35 пороговых элементов, выходы которых соединены соответственнос вторыми входами третьего 13 и четвертого 19 логических элементов И.В нормальном режиме работы сетифильтр 5 выделяет основную гармоникуиз напряжения нейтрали 00, а преобразователь 22 преобразует полученноепеременное напряжение в постоянное.Последнее через сумматор 23 и блок24 ограничения поступает на первыйблок 25 задания зоны нечувствительности и через инвертор 26 - на второй блок 27 задания зоны нечувствительности. Блок 25 задает уставку+0,на входе компаратора 11 а блок 27уставку - 01 на входе компаратора 17.2Эти уставки противоположны по знаку и равны по величине, причем значение последней зависит от напряженийнейтрали 1 о , но в отличие от известного устройства значения уставок имеют ограничение своей максимальнойи минимальной величины, которые создаются соответственно блоком 24 ограничения и блоком 28 задания минимальной зоны нечувствительности. Это обеспечивает большую чувствительностьв зоне малых расстроек и исключаетвозможность ложной работы при больших расстройствах компенсации,При резонансной настройке уголмежду напряжениями 0 Оп и 00 равеннулю,.при перекомпенсации - большенуля, при недокомпенсации - меньшенуля. Для определения Фазы между этими напряжениями используется Фаэочувствительный блок 7, выходной сигналкоторого усредняется Фильтром постоянной составляющей 10, Выходной сигналОэлемента 10 соответственно прир зонансной настройке равен нулю,при перекомпенсации - меньше нуля,при недокомпенсации - больше нуля.Плунжерный дугогасящий реактор 2является инерционной механическойсистемой и если он постоянно от"11138цательно сказывается на электроприводе плунжеров дугогасящего реактора,Для устранения этого явления в устройство введены две зоны нечувствительности, которые определяютсянапряжениями уставок +О, и -Ои формируются с помощью блоков 23-28.При этом максимальные границы зоннечувствительности должны бытьтакими, чтобы, с одной стороны, ис Оключить автоколебание околорезонансной настройки и,с другой стороныобеспечить остановку двигателя привыбеге внутри зоны нечувствительности. Минимальные значения зон не должны быть меньше уровня высших гармоник, которые проходят через фильтр5 основной частоты и фазочувствительный блок 7, и постоянных составляющих, обусловленных дрейфом нуля 20усилителей постоянного тока, входящихв функциональные. блоки,Устройство работает следующим образом.При расстройке компенсации на выходе фильтра постоянной составляющей 10 появляется некоторое напряжение соответствующего знака, которое при превышении абсолютной величины уставки + О, или - О вызывает срабатывание одного из компараторов. Выходной сигнал последнего,пройдя через логические элементы И 12или 18 и 13 или 19, усиливается соответствующим релейным усилителем 14или 20 и поступает на управляющийвход одного из контакторов 15 или 21.Двигатель 16 плунжерного реактора2 изменяет индуктивность последнегодо тех пор, пока выходной сигнал40фильтра постоянной составляющей 10не станет по абсолютной величинеменьше напряжения уставки компаратора, т.е, пока не будет обеспеченанастройка реактора в резонанс с сетью (или заданная настройка).При возникновении замыкания на землю автоматическое устройство бло-. кируется и индуктивность реактора сохраняется неизменной. При однофаз ном замыкании на землю напряжение нейт 1 али возрастает, превышая величину 0 3 0 - величину уставки преобф срразователя 4 напряжения в логический сигнал. На выходе последнего появляется логический сигнал, который, поступая на блокирующий вход логичес ких элементов И 12 и 18, запрещает 67 8прохождение сигналон с выходов компараторов и, тем самым, блокируетдействие устройства в данном режиме,обеспечивая запоминание предшествующей настройки дугогасящего реактора.Для уменьшения выбега двигателя устройство обеспечивает динамическое торможение двигателя 16. Дпя этой цели служат блоки 29-32. Как только выходной сигнал фильтра постоянной составляющей 10 станет по абсолют 1ной величине меньше напряжения устав" ки компараторов, т.е. как только будет обеспечена заданная настройка, с выходом логических элементов И 12 и 18 на вход пятого логиче кого элемента И 29 поступают сигналы, равные логической единице, и на управляющий вход блока 30 времени - логический сигнал с выхода пятого логического элемента И 29.При поступлении сигнала на вход блока 30 времени на его выходах появляются сигналы, первый из которых запрещает прохождение . сигналов через третий 13 и четвертый 19 логические элементы И на управляющие входы контакторов 15 и 21, отключая двигатель от сети, и одновременно сигнал с второго выхода блока времени обеспечивает включение третьего контактора 31 и подачу постоянного напряжения на двигатель 16. Таким образом, осуществляется динамическое торможение двигателя 16, причем время существования сигналов на выходах блока 30 времени равно времени динами ческого торможения, т.е. после остановки двигателя отключается третий контактор 3 1 и разрешается прохождение сигналов через третий 13 и четвертый 19 логические элементы И на управляющие входы контакторов 15 и 21.Для отключения двигателя 16 в крайних положениях плунжеров дугогасящего реактора служат блоки 33-35. При подходе плунжеров к одному из крайних положений на одном из выходов датчика 33 положения плунжеров появляется сигнал, который поступает на вход одного из пороговых элементов 34 или 35. Выходной сигнал последнего поступает на второй вход одного из логических элементов И 13 или 19, запрещая прохождение сигнала через последний на управляющий вход соответствующего контактора 15 или 21, и двигатель отключается.1113867 10 Составитель О, НаказнаяРедактор Л, Алексеенко Техред С,Легеза 1(орректор В. Бутяга Заказ 6631/44 Тираж 613 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Все блоки предлагаемого устройства можно реализовать с помощью бесконтактных элементов, что существенно повысит в целом его надежность. Применение изобретения дает возможность повысить точность настройки компенсации в указанных режимах и исключить автоколебания в автоматической системе.Применение предлагаемого устройства позволит улучшить качество процессов в компенсированной электрической сети.