Устройство для защиты, разряда и сигнализации повреждения шунтовой конденсаторной батареи

(22) Заявлено 040981 (21) 3331819/24-07 11 М. КП.з с присоединениЕм заявки Мо(23) ПриоритетН 02 Н 7/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 280283. Бюллетень йо 8 РЗ 1 УДК 621316, .925 088.8 Дата опубликования описания 280383 М,М.Налецкий, В.Г.Пекелис и А.Е.РоэенфегГ(72) Авторы изобретения елорусское отделение Всесоюзного госудац:. роектно-изыскательского и научно-исследов нститута энергетических систем и электричвЭлектросетьпроект(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАЗРЯДА И СИГНАЛИЗАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЯ ШУНТОВОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ 20 м рея уст ду с, нцип ерас 3 е Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике защиты шунтовых конденсаторных батарей ( ШКБ) от внутренних повреждений, и может быть использовано для защиты от внутрифазных, и междуфазных замыканий ШКБ, собранных в звезду с изолированной или глухозаземленной нейтралью, каждая фаза которой разделена на продольные секции.Кроме того, устройство обеспечивает быстрый и надежный разряд ШКБ при отключении ее от сети, а также позволяет определить поврежденную секцию.Известно устройство защиты и сигнализации внутренних повреждений ШКБ, основанное, на контроле величины напряжения на последовательных рядах конденсаторов и шунтировании последних при повышении напряжения на конденсаторах выше. допустимого посредством полупроводниковых ключей, снабженных элементами сигнализации повреждений 1).Однако данное устройство требует использования большого количества нестандартных полупроводниковых ключейпредназначенных для наружной установки что затрудняет его практическое.применение. Известно также устройство продольной дифференциальной защиты ШКБ, ос- нованное на сравнении полных фаэных напряжений с напряжением на нескольких последовательных рядах конденсаторов . Указанное устройство:защиты устанавливается в каждой фазе батареи и позволяет по знаку разбаланса определить поврежденную секцию батар Г 23Однако данное устройстэо требует использования трех комплектов чувствительных дифференциальных реле, каждое из которых содержит балансирующее устройство. Кроме того, в качестве источника опорного напряжения используется шинный трансформаторнапряжения, вторичные обмотки которого, как правило, сильно загружены различными устройствами вторичной коммутации и имеют разветвленную цепь, что снижает надежность работы устройства защиты. 5 Наиболее близким технически шением к предлагаемому являетс ройство для ШКБ, собранных в звеэ глухозаземленной нейтралью, при действия которого основан на пер0 пределении напряжения между нижнверхней секциями фазы батареи при повреждении конденсатора в отдельнойсекции, в результате чего на выходе разомкнутого треугольника появляетсянапряжение небаланса. Устройство содержит измерительные трансформаторы 5напряжения, первичные обмотки которых присоединены к секциям батареи конденсаторов, а вторичные соединены в разомкнутый треугольник иподключены к реагирующему органу,иисполнительный элемент 3 ).Однако в указанном устройстве нерешен вопрос о сигнализации места повреждения, что затрудняет нахожде-ние поврежденного ряда конденсаторов после отключения батареи от сети,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства путем выявления поврежденной секции батареи. 20Указанная цель достигается тем,что в устройство защиты шунтовойконденсаторной батареи, соединеннойв "Звезду", каждая фаза которой разделена на продольные секции, содержащее измерительные преобразователинапряжения, выполненные в виде трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых подключены параллельносекциям батареи, вторичные обмоткисоединены в разомкнутый треугольники подключены к измерительному оргаону защиты, на выход которого включен исполнительный элемент, дополнительно введен фазочувствительный блоквыполненный в виде полупроводниково- .З 5го ключа, фазового дискриминатора,амплитудного селектора, блока питания и указателей повреждений по количеству секций, причем силовые входы полупроводникового ключа связаны с основными вторичными обмоткамиизмерительных преобразователей напряжения, собранными в разомкнутый треугольник, а.его выходы подключенык фазовому дискриминатору, цепи 45 управления полупроводникового ключа соединены с выходом измерительного органа защиты, входы фазового дискриминатора связаны с выходом полупроводникового ключа и дополнительными вторичными обмотками измерительных преобразователей напряжения, собранными в "Звезду", вход амплитудного селектора соединен с выходом фазового дискриминатора, а к его выходам подключены указатели повреждений, блок питания соединен с амплитудным селектором и указателями повреждений.На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства защиты, разряда и сигнализации повреж 60 дений ШКБ с глухозаэемленной нейтралью; на фиг.2 - то же, с изолиро. ванной нейтралью; на фиг.З и 4 функциональная и принципиальная схемы фазочувствительного блока; на , 65 фиг.5 и б - векторная и временные диаграммы работы устройства.Устройство защиты ШКБ содержит три разрядных элемента 1-3, подключенных к верхним продольным секциям батареи, три измерительных преобразователя 4-6 напряжения, с обмотками 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2 служащих одновременно и разрядными элементами), подключенных к нижним продольным секциям батареи, измерительный орган 7 защиты, исполнительный элемент 8 защиты и фазочувствительный блок 9, состоящий из полупроводникового ключа 10, фазового дискриминатора 11, амплитудного селектора 12, трех указателей 13-15 поврежденной фазы и блока 16 питания,Основные вторичные обмотки 4-2, 5-2, 6-2 соответствующих измерительных преобразователей 4-6 напряжения собраны в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному органу 7 защиты и к силовым входам полупроводникового ключа 10.Выходные цепи измерительного органа 7 защиты соединены с входом исполнительного элемента 8 и цепями управления полупроводникового ключа 10. Фазовый дискриминатор 11 подключен к силовым выходам полупровод-. никового ключа 10 и дополнительным вторичным обмоткам измерительных преобразователей 4-1, 5-1, 6-1, собранным в звезду.Вход амплитудного селектора 12 соединен с выходом фазового дискриминатора 11 и блоком 16 питания, а к его выходам подключены указатели 13- 15 повреждений, связанные с блоком 16 питания.Для батарей с изолированной нейтралью установка разрядных элементов 1-3 не требуется, так как в этом случае деление батареи на продольные секции, как правило, не выполняется. При этом фазовый дискриминатор 11 содержит три фазочувствительных усилителя,собранных по схеме "Звезда" в трехфазную группу (фиг.4) .Принцип работы устройства основан на измерении фазы напряжения, возникающего на измерительном органе защиты при повреждении конденсаторов в одной из секций относительно "Звезды" фазных напряжений сети. Векторная диаграмма напряжений для случая повреждений конденсаторов в фазе А применительно к ШКБ с изолированной нейтралью приведена на фиг.5.При повреждении конденсатора в одном из рядов, изменяется проводимость фазы, содержащей этот конденсатор, что приводит к появлению напряжения 3 13 смещения нейтрали. Причем величина этого напряжения зависит от степени несимметрии фазных проводимостей, т,е, от размера повреждения,а фаза определяется фазным напряже- нием Од, О О поврежденной фазы.1Если угол сдвига между опорным и контролируемым напряжением равен нулю (фиг.6), то ток в цепи усилителя протекает в течение всего отрицательного полупериода, а при угле сдвига 90 токи 1 1 в нагрузке будет протекать в течение половины положительного и половины отрицательного полупериода опорного напряжения.Таким образом, при изменении угла сдвига между контролируемым и опорным напряжением в пределах О + 90 постоянная составляющая напряжения на нагрузке фазочувствительного усилителя изменяется пропорционально укаэанному углу сдвига в пределах от максимального значения до нуля. Амплитудный селектор 12, состоящий из трех эммитерных повторителей с интегральным звеном и пороговым элементом в цепи нагрузки, контролирует величину напряжения на нагрузке треэфазного фазочувствительного усилителя 11 и при превышении последним уставки срабатывания соответствующего порогового элемента переключает один из указателей 13-15 повреждений, в качестве которых используются транзисторные ключи с электромагнитным реле в коллектор,ной цепи.Аналогично работает устройство на батареях с глухоэаземленной цеьтралъю. Однако в данном случае для определения .поврежденной секции (половины соответствующей фазы ) оно должно содержать два одинаковых блока фазовых дискриминаторов и шесть указателей поврежденной секции.Введение в устройство фазочувствительного блока позволяет расширить функциональные воэможности, т.е. решить важную техническую задачу по нахождению поврежденного элемента в мощной ШКБ, что значительно упрощает обслуживание батареи и снижает затраты на ее эксплуатацию.50 Р 750643, кл. Н 02 Н 7/16, 1978. формула изобретенияУстройство для защиты, разряда ьсигнализации повреждения шунтовой кон.денсаторной батареи, соединенной в"Звезду", каждая фаза которой разде.лена на продольные секции, содержащее измерительные преобразователинапряжения, выполненные в виде трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых подключены параллельносекциям батареи, вторичные обмоткисоединены в разомкнутый треугольники подключены к измерительному органу защиты, на выход которого включен исполнительный элемент, о т л и-15 ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных воэможностей устройства путем выявления повреж.денной секции, дополнительно введенфазочувствительный блок, выполненный2 О 3 в виде полупроводникового ключа, фазового дискриминатора, амплитудногоселектора, блока питания и указателей повреждений по количеству секций, причем силовые входы полупровод 25 никового ключа связаны с основнымивторичными обмотками измерительныхпреобразователей напряжения, собранными в разомкнутый треугольник, аего выходы подключены к фазовому дискриминатору, цепи управления полупроводникового ключа соединены с выходом измерительного органа защиты,входы фазового дискриминатоРа связаны с выходом полупроводникового ключа и дополнительными вторичными обмотками измерительных преобразователей напряжения, собранными в "Звезду", вход амплитудного селектора соединен с выходом фазового дискриминатора, а к его выходам подключены40 указатели повреждений, блок питаниясоединен с амплитудным селектороми указателями повреждений..Источники информации,принятые во внимание при экспертизе45 1. Авторское свидетельство СССР9 813584, кл. Н 02 Н 7/,16, 1978.2."Роччег АррагМн 5 апд бэ 1 ею 5".1962, В 58, р. 217-219.3. Авторское свидетельство СССР1001300 Составитель В.ЗимакЮ.Середа Техред М.Тепер Корректор В, Бутяга едак н каэ д. 4/5 т аедще ею ж елиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1/бб Тираж ВНИИПИ Государотвенн по делам изобретени 113035, Москва, Ж15го ко и от Рауш Подпмитета СССРрытийкая наб.