SU1092647A1 - Устройство дл компенсации емкостного тока замыкани на землю в сет х переменного тока - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОШЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее включенньй между нулевой точкой сети и землей дроссель, параллельно которому через симисторные ключи присоединены конденсаторы , емкости которых выбраны по закону геометрической прогрессии, блойи управлени  симисторными ключами, выходы которых подключены на управл к цие входы сшЫсторных ключей, регул тор автоматической настройки компенсации, к выходу которого подключен блок кодировани  команд управ лени , соединенньй с блоками управлени  симисторными ключами, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы симисторов и упрощени  устройства, оно снабжено блоками запрета противовключени  конденсаторов, логическими элементами И, а блок кодировани  команд управлени  вьтолнен в виде генератора тактовых импульсов, двух логическихэлементов И и N-разр дного реверсивного дв.оичного счетчика, подключенного входами к выходам логических элементов И, первые входы которых соединены с выходами регул тора автоматической настройки компенсации, а вторые входы - с выходом генератора тактовых импульсов, выходы N -разр дного реверсивного двоичного счетчика через вышеназванные логические элементы И соединены с блоками управлени  симисто| )ными ключами, на вторые входы логических элементов И подключены блоки запрета противовключени  конденсаторов , входы которых подключены на напр жени  нейтрали и напр же- - НИИ на конденсаторах. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающеес . тем, что последовательно включенные конденсаторы и симисторные ключи подключены параллельно дросселю через понижающий трансформатор. 3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что каждый блок запрета противовключени  конденсаторов вьшолнен в виде двух пороговьк элементов, расширител  импульсов, инвертора и логического элемента ИЛИ, причем вход первого порогового элемента подключен на напр жение нейтрали, а выход через расширитель импульсов и инвертор на один из входов логического элемента ИЖ, вход второго порогового элемента св зан с напр жением на симисторном ключе, а выход - с другим входом логического Элемента ИЖ.

Description

Изобретение относитс  к распределению электрической энергии и предназначено дл  компенсации реактивной составл ющей тока замыкани  на землю в электрических сет к с изолированной нейтралью.

Известно устройство дл  компенсации емкостного тока замыкани  на землю в сети с изолированной нейтралью с несколькими отход щими лини ми , подключенными к сети через линейные выключатели, снабженные размыкающими блок-контактами, содержащее дроссель, включенный между нулевой точкой зсети и эемдей, конденсаторы дл  калщой линии, присоединенные между нулевой точкой сети и землей через размыкающие блок-контакты линейных выключателей Г13

В этом устройстве при большом количестве отход щих линий требуетс  большое число конденсаторов, емкость каждого из которых должна точно соответствовать емкости каждой отход щей линии. Дл  точного подбора емкости отдельной кабельной линии требуетс  комбинаци  последовательно и параллельно соединенных конденсаторов, что значительно усложнит устройство. Кроме того, при изменении конфигурации сети с помощью выключателей, установленных на других подстанци х, требуетс  большое количество контрольных кабелей.

Наиболее близким к изобретению по Технической сущности  вл етс  устройство дл  быстродействуннцей компенсации емкостного тока замыкани  на землю в сети переменного тока , содержащее включенный между нейтралью сети и землей дроссель, параллельно которому присоединены конденсаторы через управл емые ключи , входы которых подключены к выходам блока управлени  ключами, аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен на выход регул тора автоматической настройки компенсации, а выхода включены на входы блока управлени  ключами. Емкости конденсаторов выбраны по закону геометрической прогрессии.

Управл емые ключи в этом устройстве выполнены на тиристорах. В нормальном режиме работы сети напр жение нейтрали, на которое включена управл ема  конденсаторна  приставка, не превьшает 15% фазного напр жени  сети. В этом режиме

броски тока, возникающие при коммутации тиристорами конденсаторов, безопасны; дл  тиристоров, даже в том случае, если конденсаторы ока , жутс  предварительно зар женными. При возникновении -однофазного замыкани  на землю напр жение нейтрали достигает 100% фазного напр жени  сети. Во врем  настройки комO пенсации в этом режиме, как и в предьщущем , происходит последовательное отключение и включение конденсаторов на напр жение нейтрали. Отключение конденсатора тиристором

5 происходит в нуле тока, при этом за счет фазного сдвига напр жение на конденсаторе максимальное и длительно остаетс  практически посто нным и равным фазному напр жению

0 сети, благодар  малым токам утеЧки конденсаторов. Напр жение нейтрали мен етс  синусоидально. В момент закрыти  тиристора напр жение на конденсаторе равно напр жению нейт5 рали, а через половину периода,

т.е. через О,ОТ с, разница этих напр жений достигает удвоенной амплитуды фазного напр жени  сети. Если в этот момент времени произойдет

0 повторное включение тиристора, то к конденсатору прикладьюаетс  двойное напр жение и ток в зависимости от параметров контура нулевой последовательности сети может более, чем в два раза превысить ток вклю5 чени  разр женного конденсатора. Такие броски тока наблюдаютс  также и при повторном включении через 0,03, 0,05, 0,07 с и т.д. При этом скорость нарастани  тока в тиристоре , как правило, превышает допустимые паспортные значени , что приводит к выходу их из стро . Большие импульсные токи несинхронного включени  конденсаторов привод т

5 к коммутацйонйым перенапр жени м и питающей сети.

Применение высоковольтных конденсаторов и тиристоров сопр жено с известными техническими труднос0 т ми, а наличие аналого-цифрового преобразовател  в схеме регулировани  накладывает дополнительные требовани  к регул тору автоматической настройки компенсации, выход ной параметр которого об зательно должен быть аналоговы и иметь линейн5по зависимость от степени расстройки компенсации. Все это существенно усложн ет и удорожает устройство в целом. Цель изобретени  - повышение надежности работы симисторов, удешевление устройства при сохранении все его функций. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее включенньй мезкду нулевой точкой сет и землей дроссель, параллельно которому через симисторные ключи присоединены конденсаторы, емкости которых выбраны по закону геометрической прогрессии, блоки управлени  симисторными ключами, выходы которых подключены на управл ющие входы симисторных ключей, регул тор автоматической настройки компен сации, к выходу которого подключен блок кодировани  команд управлени , соединенньй с блоками управлени  симисторными ключами, введены блоки запрета противовключени  конденсаторов , логические элементы И, а блок кодировани  команд управлени  выполнен в виде генератора тактовых импульсов, двух логических элементов И и N -разр дного реверсивного двоичного счетчика, подключенного входами к выходам логических элемен тов И, первые входы которых соединены с выходами регул тора автоматической настройки компенсации, а вторые входы - с выходом генератора тактовых импульсов, выходы N-разр дного реверсивного двоичного счет чика через вышеназванные логические элементы И соединены с блоками управлени  симисторными ключами, на вторые входы логических элементов И подключены блоки запрета противовключени  конденсаторов, входы кото рых подключены на напр жени  нейт-. рали и напр жени  на конденсаторах Кроме того, конденсаторы и симис торные ключи подключены параллельно дросселю через понижающий трансформатор . Каждый блок запрета противовключ ни  конденсаторов выполнен в виде двух пороговых элементов, расширите л  импульсов, инвертора и логического элемента ИЛИ, причем вход пер вого порогового элемента подключен на напр жение нейтрали, а выход через расширитель импульсов и инвертор - на один из входов логического элемента ИЛИ, вход второго поро74 гового элемента св зан с напр жением на симисторном ключе, а выход - с другим входом логического элемента ИЛИ. На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы процесса формировани  управл ющих сигналов в устройстве в нормальном режиме сети и при возникновении однофазного замыкани  на землю соответственно . Устройство содержит присоединительный трансформатор 1, дроссель 2, емкость сети 3, трансформатор напр жени  4, понижающий трансформатор 5, конденсаторы 6.1 - б.п, симисторные ключи 7.1 - 7.П, блоки запрета противовключени  конденсаторов 8.1 - 8.П, автоматический регул тор настройки компенсации 9, блок кодировани  команд управлени  10, логические элементы И 11.1 - 11.п и бло- ; ки управлени  симисторными ключами 12.1 -12.п. Дроссель 2 включен между нулевой точкой трансформатора 1 и землей. Параллельно ему подключен понижающий трансформатор 5, ко вторичной обмотке которого подсоединены конденсаторы 6.1 - 6.ц, через симисторы 7.1 - 7.п. Емкости конденсаторов выбраны по закону геометрической прогрессии (1:2:4:8 и т.д.), а их число Х определ етс  допустимой расстройкой компенсации. Управл ющие входы симисторов 7 соединены через блоки управлени  12с выхода-. ми логических элементов И 11, один вход которых св зан с выходом блоков запрета противовключени  конденсаторов 8, а другой - с выходом блока кодировани  команд управлени  10, который предназначен дл  преобразовани  дискретного сигнала, поступающего на его управл ющие входы от регул тора 9, в цифровой двоичный код. На первые входы блоков 8 подаетс  напр жение смещени  нейтрали от вторичной- обмотки трансформатора 5, а на вторые входы - падение напр жени  на симисторах 7, На выходе этих блоков формируютс  сигналы лишь в том случае, когда напр жение на зажимах симисторов меньше 15% фазного напр жени  сети. Блок кодировани  команд управлени  10 состоит из генератора такто- i вых импульсов 13, логических элементов И 14 и 15 и f -разр дного реверсивного двоичного счетчика 16 . На первые входы логических элементов И 14 и 15 поступают управл ющие сигналы от регул тора 9 (П - перекомпенсаци  и Н - недокомпенсаци ), а на вторые входы этих элементов - импульсы от генератора 13. Выходы элементов 14 и 15 подключены к-входам пр мого и обратного счета элемента 16 соответственно, выходы которого  вл ютс  выходами блока 10.

Каждый блок запрета противовключени  конденсаторов 8 включает два пороговых элемента 17 и 18, расширитель импульсов 19, инвертор 20 и логический элемент ИЛИ 21.

В пороговом элементе 17 происходит сравнение сигнала, поступающего с первого входа блока 8, с опорным напр жением, равным по величине 15% фазного напр жени  сети . Напр жение сигнала с выхода элемента 17 через блоки 19 и 20 поступает на один из входов логического элемента ШШ 21. Пороговьй элемент 18 соединен со вторым входо блока 8. При равенстве нулю напр жени  на входе элемента 18 по вл етс  сигнал на его выходе. Этотсигнал подаетс  на другой вход логического элемента ИЛИ 21, вход которого  вл етс  выходом блока 8.

В качестве регул тора 9 может быть применен любой регул тор автоматической настройки заземл кицего реактора, формирук ций при расстройке компенсации сигнал логической единицы на одном из своих выходов. Измерительные входы данного регул тора подключены ко вторичным обмоткам трансформатора напр жени  4, а выходы П (перекомпенсаци ) и Н (недокомпенсаци ) соединены с выходами блока кодировани  команд управлени . Симисторные ключи 7.1 - 7.П управл ютс  посто нным ,напр жением от блоков управлени  си№1сторными ключами 12.1 - 12.п, которые усиливают поступаюпщй на их вход сигнал логической единицы.

Работа устройства в нормальном режиме иллюстрируетс  временными диаграммами, приведенными на фиг. 2 где выходные сигналы блоков устройства обозначены цифровыми индексами , соответствующими их номерам согласно фиг. 1.

За исходное состо ние схемы прин та резонансна  настройка системы компенсации. При этом на выходах регул торов 9 отсутствуют сигналы расстройки компенсации и несмотр  на то, что блок 13 генерирует тактовые импульсы, счетчик 16 находитс  в устойчивом состо нии. В результате на его выходах зафиксирован код 0-0101, соответствующий моменту исчезновени  сигнала расстройки компенсации от регул тора 9 и, как слествие , исчезновению входных счетных импульсов. В соответствии с эти кодом включен набор конденсаторов, суммарна  емкость которых определ етс  разностью реактивных сопротивлений сети и заземл ющего реактора 2. Так как в указанном режиме сети напр жение нейтрали U не превышает 15% фазного напр жени  сети, то на выходе порогового элемента 17, контролирующего превьшение мгновенного значени  этого напр жени  над опорным напр жением UQ,, присутствует сигнал логического нул . Вследствие этого, на выходах блоков 8.1 - 8.п посто нно присутствует сигнал логической единицы.

При возникновении перекомпенсации в момент времени t, на выходе П регул тора 9 по вл етс  сигнал логической единицы, поступающий на вход элемента И 14. В результате на входе пр мого счета счетчика 16 по вл ютс  счетные импульсы, в соответствии с числом которых мен етс  его вькодной код. Изменение выходного кода в блоке 10 обуславливает процесс переключени  конденсаторов, которьй заканчиваетс  в момент времени t2, «огда исчезает сигнал расстройки от регул тора 9, т.е. при достижении резонансной настройки компенсации.

В случае возникновени  недокомпенсации в момент времени t на выходе Н регул тора 9 по вл етс  синал логической единицы, и на выходе обратного %чета элемента 16 по вл ютс  счетные импульсы. Процесс переключени  конденсаторов происходит в сторону уменьшени  их суммарной емкости и заканчиваетс  в момент времени t..

В режиме однофазного замыкани  на землю все элементы гстройства работают аналогично нормальному режиму за исключением блоков 8.1 - 8.п запрета противовключени  конденсаторов . Дл  упрощени  на фиг. 3 показано управление первой группой конденсаторов. В этом режиме напр жение нейтра ли выше опорного напр жени  Ugn и момент времени t. на выходе порогового элемента17.1 по вл ютс  им пульсы, которые расширителем импул сов 19.1 преобразуютс  в сигнал логической единицы. В результате с выхода блока 8.1 сигнал исчезает. Одновременно в пороговом элементе 18.1 блока 8.1, происходит сравнение напр жени  нейтрали U и -остаточного напр жени  зар да конденса торов И (фиг. 3). При достижении равенства мгновенных значений этих напр жений в момент времени на выходе порогового элемента 18.1 формируетс  единичный импульсный с нал, поступающий на вход элемента ИЛИ 21.1, и на выходе блока 8.1 по вл етс  разрешающий сигнал. Длительность его определ етс  временем совпадени  мгновенных значений напрйжений на конденсаторе и н

J 1 1 I t

1 78 нейтрали сети. При совпадении во времени этого сигнала с управл ющим сигналом от блока 10 в момент времени tg на управл юпщй вход симистора 7.1 подаетс  напр жение и симистор включаетс . При исчезновении управл ющего сигнала на выходе блока 10 исчезает сигнал с управл ющего входа симистора , и при ближайшем переходе тока i через нуль симистор отключаетс . Аналогичным образом происходит коммутаци  конденсатора 6.1 при последующем поступлении управл ющего сйгнала с выхода блока 10. Таким образом, применение в предлагаемом устройстве блока противовключени  конденсаторов исключает выход из стро  симисторов и предотвращает возникновение паренапр же ний в электрической сети. За счет введени  в устройство понижающего транс-; форматора и замены аналого-цифрового преобразовател  блоком кодировани  команд управлени  достигаетс  существенное удешевление устройства.

cpue.2

ii iz

fH

jUK

и,

on

5; 6/ч A/A J ., V V/ V/

Ыппп1ппппг1|ппппппппппппппп

/7,19i . 20,.

JJ

M

u.

-

/z7;/tf,. .

1 и r

JLJ:

i

(pae.3

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее включенный между нулевой точкой сети и землей дроссель, параллельно которому через симисторные ключи присоединены конденсаторы, емкости которых выбраны по закону геометрической прогрессии, блоки управления симисторными ключами, выходы которых подключены на управляющие входы сиЫисторных ключей, регулятор автоматической настройки компенсации, к выходу которого подключен блок кодирования команд управ-» ления, соединенный с блоками управления симисторными ключами, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы симисторов и упрощения устройства, оно снабжено блоками запрета противовключения конденсаторов, логическими элементами И, а блок кодирования команд управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, двух логическихэлементов Ии

N-разрядного реверсивного двоичного счетчика, подключенного входами к выходам логических элементов И, первые входы которых соединены с выходами регулятора автоматической настройки компенсации, а вторые входы - с выходом генератора тактовых импульсов, выходы N-разрядного реверсивного двоичного счетчика через вышеназванные логические элементы И соединены с блоками управления симисторными ключами, на вторые входы логических элементов И подключены блоки запрета противовключения конденсаторов, входы которых подключены на напряжения нейтрали и напряжений на конденсаторах.

2. Устройство по п. ^отличающееся. тем, что последовательно включенные конденсаторы и симисторные ключи подключены параллельно дросселю через понижающий трансформатор.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый блок запрета противовключения конденсаторов выполнен в виде двух пороговых элементов, расширителя импульсов, инвертора и логического элемента ИЛИ, причем вход первого порогового элемента подключен на напряжение нейтрали, а выход через расширитель импульсов и инвертор на один из входов логического элемента ИЛИ, вход второго порогового элемента связан с напряжением на симисторном ключе, а выход - с другим входом логического.элемента ИЛИ.

S и ..,.1092647 >

f