PL196381B1 - Napięciowy przekładnik pojemnościowy - Google Patents

Abstract

Napięciowy przekładnik pojemnościowy zawierający dzielnik pojemnościowy szeregowy na kondensatorach oraz część indukcyjną złożoną z dławika oraz transformatora średnionapięciowego, załączonego między kondensatory szeregowego dzielnika pojemnościowego, znamienny tym, że posiada bocznik w postaci kondensatora (C1) włączonego szeregowo przez dławik wysokiej częstotliwości DŁw.cz w obwód prądowy dzielnika pojemnościowego szeregowego na kondensatorach (Cd i Cg) oraz drugi bocznik w postaci kondensatora (C2) włączony szeregowo w obwód części indukcyjnej złożonej z dławika (DŁ) i transformatora średnionapięciowego (T), przy czym wyjście pierwszego bocznika na kondensatorze (C1) jest połączone z wejściem pierwszym układu sumującego (SUM) a wejście drugiego bocznika na kondensatorze (C2) jest połączone z drugim wejściem układu sumującego (SUM), którego wyjście stanowi wyjście przekładnika (WY).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest napięciowy przekładnik pojemnościowy, znajdujący zastosowanie w sieciach energetycznych wysokich i najwyższych napięć, wyposażonych w szybkie i selektywne układy zabezpieczające.

W znanych dotychczas z eksploatacji w sieciach energetycznych wysokich napięć konstrukcjach przekładników napięciowych, pojemnościowych z częścią indukcyjną obwodu, nieliniowość części indukcyjnej powoduje powstanie błędów dynamicznych występujących w stanach nieustalonych, istotnych dla poprawnej pracy zabezpieczeń linii w czasie zwarć. Błędy w odwzorowaniu napięć linii nie pozwalają na wykorzystanie możliwości zabezpieczeń, co do ich szybkości działania i selektywności a w szczególności zabezpieczeń odległościowych. Znany i stosowany przekładnik napięciowy pojemnościowy, zawiera dzielnik pojemnościowy z kondensatorem górnym o określonej wartości reaktancji połączonym szeregowo z kondensatorem dolnym o określonej odmiennej lub takiej samej wartości reaktancji oraz część indukcyjną złożoną z dławika oraz transformatora średnionapięciowego włączonego między kondensator górny i kondensator dolny dzielnika pojemnościowego. W stanach nieustalonych wpływy prądów magnesujących transformator średnionapięciowy zmieniają napięcie dzielnika pojemnościowego w punkcie podłączenia transformatora oraz powodują spadki napięcia na dławiku oraz reaktancji rozproszenia strony pierwotnej uzwojeń transformatora i ich rezystancji.

Istota napięciowego przekładnika pojemnościowego według wynalazku polega tym, że posiada dołączony do jednego z zacisków uziemiających, pierwszy bocznik w postaci pierwszego kondensatora, włączony szeregowo poprzez dławik wysokiej częstotliwości w obwód prądowy dzielnika pojemnościowego szeregowego, zawierającego kondensator górny oraz kondensator dolny, przy czym drugi bocznik w postaci drugiego kondensatora jest włączony szeregowo w obwód części indukcyjnej, złożonej z dławika i transformatora średnionapięciowego, ponadto wyjście pierwszego bocznika w postaci kondensatora pierwszego jest połączone z wejściem pierwszym układu sumującego, a wyjście drugiego bocznika w postaci drugiego kondensatora jest połączone z drugim wejściem układu sumującego, którego wyjście stanowi wyjście przekładnika.

Napięciowy przekładnik pojemnościowy według wynalazku, przeznaczony do zastosowań w sieciach energetycznych wysokich napięć, zapewnia korekcję błędów dynamicznych w stanach nieustalonych w całym widmie częstotliwości, co jest istotne dla poprawnej pracy układów zabezpieczeń sieci w czasie zwarć. Zastosowanie wynalazku pozwala na modernizację konstrukcji znanych i powszechnie stosowanych w sieciach energetycznych napięciowych przekładników pojemnościowych w kierunku dostosowania ich do współpracy z szybkimi i selektywnymi zabezpieczeniami sieci, przy niewielkich kosztach ekonomicznych, bez konieczności wymiany istniejących układów pomiarowych i zabezpieczających.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w oparciu o rysunek przedstawiający schemat ideowy napięciowego przekładnika pojemnościowego.

Napięciowy przekładnik pojemnościowy PNP zawiera szeregowy dzielnik pojemnościowy na kondensatorze dolnym Cd i kondensatorze górnym Cg oraz obwód części indukcyjnej złożonej z dławika DŁ i transformatora średnionapięciowego T. Według wynalazku do jednego z zacisków N1 i N2 przeznaczonych do uziemiania, przykładowo do zacisku N1, podłącza się szeregowo poprzez dławik wysokiej częstotliwości DŁw.cz do obwodu prądowego szeregowego na kondensatorach górnym Cg i dolnym Cd, pierwszy bocznik w postaci kondensatora C1. Drugi bocznik w postaci kondensatora C2 podłącza się do zacisku uziemiającego N2 włączając go szeregowo w obwód części indukcyjnej złożony z połączonego dławika DŁ i transformatora średnionapięciowego T. Okładki kondensatorów C1 oraz C2 są połączone odpowiednio z wejściem pierwszym i drugim układu sumującego SUM. Przebieg napięcia US1 na kondensatorze C1 w obwodzie dzielnika jest bliski przebiegowi napięcia pierwotnego UP, lecz nie identyczny z powodu braku w prądzie kondensatora C1 prądu Iind części indukcyjnej, co jest skorygowane według wynalazku przez dodanie do napięcia US1 napięcia US2 będącego spadkiem napięcia na kondensatorze C2 powodowanym przez prąd Iind części indukcyjnej. Prawidłowość korekcji zależy od wartości pojemności kondensatorów C1 i C2 oraz parametrów układu sumującego SUM, co wylicza się z parametrów dzielnika i wymaganej przekładni napięciowej. Przekładnia napięciowa przetwornika PNP jest przekładnią napięciową pośrednią Kpośr = UP/(UC1 + UC2). A końcową przekładnię napięciową, uzyskuje się na wyjściu układu sumującego SUM, który sumuje napięcia pośrednie według wzoru US = (UC1 + UC2)/KSUM. Napięcie wtórne Usei elektronicznego przekładnika napięciowego stanowi iloraz napięcia pierwotnego UP przez przekładnię Kne i wynosi Usei = UP/Kne, gdzie Kne = Kpośr. x KSUM.

PL 196 381 B1

Przebieg napięcia UC1 na kondensatorze C1 w obwodzie dzielnika jest bliski przebiegowi napięcia pierwotnego UP w skali przekładni Kne, lecz nie identyczny, gdyż w prądzie kondensatora C1 brakuje prądu części indukcyjnej Uind = Uodcz/Zind. Ta niedokładność według wynalazku zostaje skorygowana przez dodanie do napięcia UC1 napięcia UC2 będącego spadkiem napięcia na kondensatorze C2, przez który przepływa prąd części indukcyjnej przekładnika PNP. Prawidłowość korekcji zależy od wartości stosunku reaktancji X' i X odpowiednio kondensatorów C1 i C2, który wynosi X'/X = (Xd+Xg+X')/Xg, skąd wynika, zależność X = X'Xg/(Xd+Xg+X') oraz X' = (Xg+Xd)/(Kpośr-1) i X = Xg/Kpośr. Korekcja obowiązuje dla całego widma częstotliwości występującego w stanach nieustalonych w napięciu pierwotnym UP. Ponadto wyeliminowane są uchyby wnoszone przez nieliniowości części indukcyjnej. Układ sumujący SUM jest rozwiązywany różnie, na przykład może być układem elektronicznym, transformatorowym lub mieszanym. Może też posiadać zróżnicowane wyjścia o różnym współczynniku wzmocnienia k, dostosowanym do wartości znamionowych przekładni wymienionych w normie dla przekładników elektronicznych, do zabezpieczeń, lub/i do pomiarów. Również lokalizacja układu sumującego SUM jest wariantowa, na przykład może być zlokalizowany przy przekładniku w rozdzielni lub przy zabezpieczeniach w nastawni lub w szafie kablowej.

Claims (1)

1. Napięciowy przekładnik pojemnościowy zawierający dzielnik pojemnościowy szeregowy na kondensatorach oraz część indukcyjną złożoną z dławika oraz transformatora średnionapięciowego, załączonego między kondensatory szeregowego dzielnika pojemnościowego, znamienny tym, że posiada bocznik w postaci kondensatora (C1) włączonego szeregowo przez dławik wysokiej częstotliwości DŁw.cz w obwód prądowy dzielnika pojemnościowego szeregowego na kondensatorach (Cd i Cg) oraz drugi bocznik w postaci kondensatora (C2) włączony szeregowo w obwód części indukcyjnej złożonej z dławika (DŁ)i transformatora średnionapięciowego (T), przy czym wyjście pierwszego bocznika na kondensatorze (C1) jest połączone z wejściem pierwszym układu sumującego (SUM) a wejście drugiego bocznika na kondensatorze (C2) jest połączone z drugim wejściem układu sumującego (SUM), którego wyjście stanowi wyjście przekładnika (WY).