SU1264263A1

SU1264263A1 - Способ компенсации токов однофазного замыкани в трехфазной сети с дугогас щим реактором в нейтрали

Info

Publication number: SU1264263A1
Application number: SU843807600A
Authority: SU
Inventors: Владимир Константинович Обабков; Юрий Николаевич Целуевский; Эдуард Рафаилович Осипов; Виктор Михайлович Ильин
Original assignee: Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт; Институт Прикладной Математики И Механики Ан Усср
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1986-10-15

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в устройствах дл компенсации емкостной и активной составл ющих тока однофазного замьпсани на землю и полного гашени перемежак цихс дуг в трехфазных электрических сетйх с незазеютенной нейтралью. Цель изобретени - повьшение быстродействи и надежности резонансной настройки контура нулевой последовательности сети , а также расширение функциональных возможностей. С этой целью согласно способу, заключающемус в том, что вы вл ют режим однофазного замыкани на землю в сети, формируют сигнал управлени индуктивностью дугогас щего реактора в нейтрали и ввод т последовательно с дугогас щим реактором ЭДС с регулируемой амплитудой, синфазную с током дугогас щего реактора , дополнительно измер ют напр жение смещени нейтрали или напр жение на дугогас щем реакторе. После этого формируют сигнал, синфазный или наход щийс в противофазе с напр жением смещени нейтрали или напр жеI нием на дугогас щем реакторе с амплисл тудой, пропорциональной сигналу управлени индуктивностью дугогас щего реактора в нейтрали, и ввод т последовательно с дугогас щим реактором дополнительную ЭДС, пропорциональную сформированному сигналу. С целью расширени области использовани на сети с компенсацией активной составл ющей согласно способу модулируют сформированный сигнал знаком тока через дугогас щий реактор, после чего де тектируют промодулированный сигнал знаком тока через дугогас щий реактор . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации емкостной и активной составляющих тока однофазного замыкания на землю и полного гашения перемежающих- 5 ся дуг в трехфазных электрических сетях с незаземленной нейтралью.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности резонансной настройки контура нулевой последовательности сети, а также расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 показана функциональнопринципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - принципиальная схема множительного звена устройствана фиг.З временные диа'граммы работы устройства по фиг.1 (при использовании недугового однофазного замыкания на землю с дугогасящим реактором (ДГР) плунжерного типа).

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит ДГР 1 с устройством (УУИ) 2 управления индуктивностью (при применении ДГР плунжерного типа - это привод: ДГР совместно с соответствующим пускателем, при применении ДГР' с подмагничиванием это источник тока подмагничивания (управляемый выпрямитель), при применении ДГР с регулируемым числом витков рабочей обмотки - это совокупность силовых ключей для переключения обмоток ДГР и блок управления тиристорными ключами), однофазный зависимый инвертор (ИЗО) 3, содержащий мостовую схему на тиристорах 4-7 и блок 8 управления . (БУ), управляемый выпрямитель (УВ) 9, 'соединенный с источником трехфазного напряжения, выход которого зашунтирован встречно включенным диодом 10 и подключен к входу·инвертора 3. Схема содержит также датчик 1 Г напряжения смещения нейтрали '(ДНСН), в качестве которого может быть использован, например, трехфазный измерительный трансформатор напряжения с вторичной обмоткой, соединенной в замкнутый треугольник, датчик 12 направления тока через инвертор (ДНТИ), который может быть выполнен, например, в виде RS-триггера, на входы R и S которого блоком управления подаются импульсы, совпадающие с управляющими, импульсами соответственно тиристоров 6 и 7 инвертора 3. Кроме того,

1264263 ² устройство состоит из функционального преобразователя (ФП) 13, на вход которого подается выходной сигнал датчика 11, а выход подключен к первому входу множительного звена 14, элемент 15 вычитания, инвертирующий вход которого соединен е выходом множительного звена 14, неинвертирующий вход - с входом управления компенсацией активной составляющей устройства, а выход - с вторым входом УВ 9, и блок 16 распознавания режимов (БРР), на вход которого подается выходной сигнал ДНСН 11, а выход подключен к первому входу УВ 9. Выход ДНТИ 12 через инвертор подключен также к второму входу множительного звена 14, а третий вход множительного звена 14 соединен с входом управления компенсацией емкостной составляющей.

Множительное звено 14 может содержать логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, преобразователь 18 уровней логических сигналов (ПУ) и элемент 19 умножения непрерывного сигнала на двухуровневый сигнал прямоугольной формы (ЗУ), который состоит из аналогового ключа на полевом транзисторе 20, операционного усилителя 21 и резисторов 22-24.

и ЭДС E₃(t) источфаэы (которые совнастройке компенактивной составляю27 показывают анадля первой гарКривая 25 на фиг.З изображает зависимость от времени напряжения e(t) смещения нейтрали ника поврежденной падают при точной сации емкостной и щих), кривые 26 и логичные зависимости, моники напряжения e₀(t) и тока l(t) ДГР, кривые 28 и 29 представляют собой временные диаграммы для сигналов e*(t).= sign e(t) и sign I(t). Кроме того, на фиг.З изображены временные диаграммы для следующих сигналов: U₍(t) - медленного сигнала управления приводом ДГР с регулируемым воздушным зазором - кривая 30, U₍(t) быстрого сигнала управления компенсацией емкостной составляющей (мягкой подстройкой) - кривая 31, U(t) - сигнала на выходе множительного звена. 14 - кривая 32, —E_K(t) - напряжения на выходе инвертора 3 - кривая 33, -E_k(t) - компонента первой гармоники сигнала E_K(t), синфазного (в рассматриваемом случае) с напряжением e(t) смещения ’нейтрали - кривая 34.

Кривая 35 изображает компонент первой гармоники сигнала - E_K(t), синфазного с током l(t) ДГР, кривая 36 суммарную емкость между фазами сети и землей, кривая 37 - индуктивность L(t) в нейтрали сети, кривая 38 - индуктивность L_o(t) ДГР.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы сети .управляемый выпрямитель 16 заперт jвыходным сигналом блока 16 БРР. При появлении однофазного замыкания, которое распознается БРР 16 по превы;шению амплитудой напряжения смещения e(t) нейтрали уровня уставки (равной, например, 15% от номинального амплитудного значения фазного напряжения сети)., снимается запирающий сигнал блока 16 с первого входа УВ 9 и устройство переходит в режим компенсации емкостной и активной составляющих тока однофазного замыкания, или в режим компенсации напряжения на поврежденной фазе. Компенсация емкостной составляющей осуществляется с помощью ДГР 1, индуктивность L_oкоторого задается от соответствующего автоматического регулятора (в качестве которого может применяться одно из известных устройств) при помощи УУИ 2. ИЗО 3, питающийся от УВ 9, осуществляет компенсацию активной составляющей тока однофазного замыкания (или компенсацию активных потерь в контуре нулевой последовательности сети). При этом, если ток I(t) ДГР 1 направлен вверх (в направлении, указанном стрелкой на фиг.1). БУ 8 подает отпирающие импульсы на тиристоры 4 и 7 ИЗО 3, и напряжение H(t) питания ИЗО 3 оказывается приложенным встречно по отношению к току I(t), т.е. ИЗО 3 на данном полупериоде тока I(t) отдает энергию в КНПС. В следующем полупериоде тока ;l(t) тиристоры 4 и 7 ИЗО 3 запираются, а •БУ 8 подает отпирающие импульсы на тиристоры 5 и 6. Эта тиристоры отпираются, а напряжение H(t) питания ИЗО 3 про- ^soдолжает быть приложенным встречно по отношению к току l(t), т.е. ИЗО 3 и в этом полупериоде продолжает отдавать энергию в КНПС. В дальнейшем описанные процессы повторяются (кривые 27 и 33). Таким образом, ЭДС E_K(t), вводимая ИЗО 3 в сеть, определяется следующим выражением:

5S

E_K(t) = H(t)sign I(t).

(1)

Если H(t) = const, то вся энергия перепеваемая инвертором в сеть, расходуется на возмещение активных по’ терь в КНПС. При соответствующей величине напряжения H(t), определяемой сигналом U₂(t) на входе управляемого выпрямителя 9, т.е. при (2) где K_Q - коэффициент пропорциональности между входным сигналом Uj и выходным напряжением Н УВ 9, который определяется напряжением питания й схемой УВ 9 (и в случае резонансной настройки КНПС), достигается полная компенсация активной составляющей тока однофазного замыкания (при устойчивом ОЗНЗ) или же (при перемежающем дуговом ОЗНЗ) на нейтрали сети поддерживаются незатухающие колебания, равные по амплитуде ЭДС источника поврежденной фазы. Благодаря этому на поврежденной фазе поддерживается нулевое напряжение и дуговой процесс в сети ликвидируется. Сигнал U₂ (t) управления компенсацией активной составляющей формируется авторегулятором (компенсации активной сос- > тавляющей), в качестве которого может быть использовано любое из известных устройств.

Сигнал U₍(t) управления мягкой подстройкой iL(t) индуктивности L(t) подается на третий вход множительного звена 14 с выхода авторегулятора компенсации емкостной- составляющей, который может быть использован в качестве отдельного канала быстродействующей автонастройки компенсации или же использоваться одновременно для формирования сигнала U₍(t) управления ДГР. Указанным регулятором также может служить одно из известных устройств. При построении временных диаграмм предположим, что сигналы U<(t) и 0₍(t) формируются разными устройствами, причем сигнал U,(t) формируется быстродействующим регулятором (построенным, например, с использованием сигналов непромышленных частот, хотя качественная картина процессов полностью сохраняется и при использовании других типов быстро1264263 действующих регуляторов, например регуляторов фазового типа).

При точной резонансной настройке КНПС сигнал U₍(t) (кривая 31) равен нулю. В результате сигнал U(t) на выходе множительного звена 14 (кривая 32) также равен нулю, величина сигнала U₂(t) определяется сигналом U^(t), а индуктивность L в нейтрали сети - индуктивностью ДГР L = L_d.

Поскольку основным видом возмущений, действующих на КНПС, являются небольшие по величине ступенчатые изменения суммарной емкости сети, т,е. соответствующие отключениям или подключениям отдельных присоединений, то существующие· ДГР не в состоянии отслеживать подобные возмущения с достаточными быстродействием и точностью. Рассмотрим работу устройства при возникновении скачкообразного изменения емкости сети (в момент времени tg). После указанного изменения настройки КНПС бтлична от резонанаса и на третий вход множительного звена 14 поступает сигнал U₍ (t)-£0 управления компенсацией емкостной составляющей, знак и величина которого определяется знаком и величиной расстройки. Предположим, что ФП 13 описывается выражением: e^t) = sign e(t). (3)

Это позволяет реализовать множительное звено 14 в соответствии с Фиг.2.

Сигналы

U(t) = U₄(t) sign e(t), sign l(t);_ (4)’ (t)=U*(t)+U₁(t)sign e(t),sign I(t);⁴⁰H(t)=K₀U*(t)+K_oU, (t)sign e(t)sign I(t) (5) »

соответствуют выходу множительного звена 14 (кривая 32), входу управляемого выпрямителя,9 и напряжению H(t) на выходе управляемого выпрямителя 9 (кривая 33). Сигналам U (t) и H(t) соответствуют кривые, совпадающие по форме с кривой 32 и смещенные вверх по оси ординат на величины, равные соответственно υζ и K₀U*. Подставив (5) в (1) и учитывая, что sign I(t), sign I(t) s1, получают сл-едукщее выражение для ЭДС E_k(t) (кривая 33), вводимой при помощи ИЗО 3 последовательно с ДГР 1:

Mtw_ouJ(t)^n έ(ί). (6) / , Первое слагаемое в выражении (6) обеспечивает компенсацию активной составляющей, а второе представляет собой ЭДС E_k (t), имеющую согласно, предлагаемому способу регулируемую амплитуду и синфазную (или находя10 щуюся в противофазе, в зависимости от знака сигнала U₍(t) напряжению e(t) смещения нейтрали. Первая гармоника данной ЭДС (кривая 34) обеспечивает изменение индуктивности в нейтрали сети на величину

AL (t) = £ _Lo (у) ® <п

При подаче на третий вход множительного звена 14 сигнала U₍(t) управления компенсацией емкостной составляющей устройства должной ве25 личины и знака обеспечивается (практически безынерционно) сохранение резонансной настройки КНПС несмотря на скачкообразное изменение емкости сети. Появление в момент t₀ в соста₃₀ ве напряжения -E_k(t) - кривая 33, составляющей, соответствующей второму члену выражения (6) (первая гармоника E_k(t) представлена кривой 34), приводит к уменьшению амплитуды первой гармоники напряжения e_Q(t) на ДГР (кривая 26), что (при неизменной индуктивности ДГР) ведет к уменьшению амплитуды тока ,l(t) через ДГР и ИЗО 3. В то же ;|время амплитуда и фаза напряжения ett) смещения нейтрали (кривая 25) остаются неизменными, следовательно (учитывая уменьшение тока l(t) через ДГР) скачкообразно увеличивается индуктивность L(t) в нейтрали сети (кривая 37) и сохраняется резонансная настройка КНПС. При рассмотрении указанных процессов достаточно ограничиться первыми гармониками сигналов E_k(t), E_k(t), e₀(t), так как высшие гармоники данных сигналов эффективно подавляются контуром нулевой последовательности сети. В дальней-7 шем ДГР 1 по сигналу U, ^0 (кривая 30) обеспечивает (со свойственным данно55 му типу ДГР быстродействием) подстройку индуктивности L_o (кривая 38) в соответствии с новым значением емкости сети, сигнал U,(t) (кривая 31)

264263 по мере устранения расстройки ДГР при помощи Ъ_о уменьшается и при точной настройке индуктивности становится равным нулю. При этом индуктивность L(t) (кривая 37) остается неизменной. ₅Такое перераспределение индуктивностей L_o(t) и iL(t) позволяет разгрузить ИЗО 3 и УВ 9 (в энергетическом отношении) от постоянных функций 'компенсации емкостной составляющей. 10

При возникновении значительных расстроек, превышающих максимально возможную для данного устройства величину iL, медленная подстройка индуктивности L(t) в нейтрали сети про- 15 изводится вначале при помощи изменения индуктивности L₀(t) ДГР до тех' пор, пока не достигнет рабочей зоны быстрой подстройки. Если разность резонансного значения L и текущего 20 значения L_o меньше максимальной величины дЬ, без коммутаций производится мягкая подстройка. С этого момента динамические характеристики ДГР 1 становятся несущественными из- 25 за безынерционности мягкой подстрой ки индуктивности L нейтрали сети.

При исчезновении однофазного замыкания и восстановлении симметрии фазных напряжений (которые распоз- зо наются БРР 16 по уменьшению амплитуды напряжения смещения нейтрали ниже уровня уставки) БРР 16 подает запирающий сигнал на первый вход УВ 9 и последний запирается до воз- ₃₅никновения в сети следующего замыкания .

Множительное звено 14 работает следующим образом.

Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 формирует код знака произведения sign e(t)· sign I(t), Данный логический сигнал проходит через ПУ 18, который превращает его в двухполярный, и управляет аналого- ⁴³вым ключом на полевом транзисторе 20. При этом управляющему сигналу 1 '* соответствует проводящее состояние аналогового ключа, а сигналу 0 ‘непроводящее состояние. При значении 50 sign e(t)· sign I(t) = 1 ключ 20 заземляет неинвертирующий вход операционного усилителя 21коэффициент усиления схемы, выполненной на элементах 21-24, равен^-1 и на выходе 55 формируется сигнал U(t) = -U,, а при значении sign e(t)-sign I(t) = -1 ключ 20 запирается, коэффициент уси ления схемы на элементах 21-24, становится равнымМ и на выходе формируется сигнал U(t) = U₍ (t),

Если ΦΠ 13 не описывается выражением (3) во втором члене E^(t) выражения (5) вместо сомножителя sign e(t) ставят сомножитель, соответствующий функциональной зависимости ФП 13. Так, например, если ФП 13 является безынерционным линейным звеном, т.е. E^,(t) = K(t)e(t), где K(t) коэффициент, посредством которого регулируется вводимая дополнительно ЭДС, то

(8) где E_km и е_т — амплитуды соответственно сигналов E_K(t) и е (t) ,

С = *<t)e выражение для L(t) преобразуется к следующему виду:

AL(t) = - --*--- , _{L s}ig_{n K}(_t). (9)

Учитывая, что K(t) = K₀U,(t) получают изменение индуктивности

Δ L(t) = (10)

Как видно из выражения (10), при использовании линейного безынерционного звена в качестве ФП 13 AL не зависит от амплитуды е^ напряжения смещения нейтрали. Однако -при использовании в качестве ФП 13 компаратора упрощается техническая реализация множительного звена 14.

Работа устройства может быть интерпретирована следующим образом.

Множительное звено 14 формирует полезный сигнал U_f(t)e (t), вводимый в КНПС последовательно с ДГР. Кроме того, на множительном звене 14 осуществляется амплитудная модуляция (указанным сигналом) несущего сигнала sign I(t). Промодулированный [сигнал через сумматор 15 и УВ 9 передается в виде напряжения H(t)~на вход ИЗО 3, который согласно выражению (1) осуществляет амплитудную демодуляцию (опорным сигналом sign I(t) передаваемого сигнала. Благодаря это— му в выходном напряжении -E_K(t) ИЗО восстанавливается сигнал U,(t) e*(t), что соответствует введению дополнительной ЭДС последовательно с ДГР.

В низковольтных сетях (до 1140 В) предлагаемый способ может быть реализован и без применения дополнительных действий, указанных в п.2 формулы изобретения. При этом сформированКроме того, обеспечивается быстродействующая (практически беэынерционная) настройка индуктивности L(t) нейтрали сети при наиболее час₅ тых в реальных сетях расстройках, не превышающих t(4-5)Z. Это повышает эффективность компенсации при устойчивых однофазных замыканиях и исключает опасные для изоляции сети повная, согласно п. 1 формулы ЭДС вводится последовательно с ДГР или с помощью специального усилителя (мощность в единицы ватт), или в сумме с ЭДС, синфазной току реактора при помощи того же усилителя, который используется для компенсации активных потерь в КНПС. Применение устройства в сети 6 кВ при питании УВ 9 трехфазным напряжением 380 В, обеспечивает относительное изменение 4L/L индуктивности нейтрали сети (без перестройки ДГР) на максимальную величину E_Km/e_m , достигающую 14%. Реальное значение указанной величины, при котором полностью сохраняется нор- 25 мальное функционирование также контуров компенсации активной составляющей и постоянной составляющей, составляет 4-5%. Увеличение указанных значений может быть достигнуто повы- зо шением питающего напряжения УВ 9 или включением ИЗО 3 последовательно с ДГР 1 через повышающий трансформатор.

Устройство, как следует из выра- 35 жений (7) и (10), обеспечивает безынерционную линейную связь на участке между сигналом управления и индуктивностью нейтрали сети. Благодаря положительному действию указанной связи в качестве ДГР 1 может быть использован плунжерный реактор, что расширяет функциональные возможности устройства и область его применения. При этом достигается асимптотическая устойчивость контура компенсации емкостной составляющей. Действительно после попадания сигнала в зону нечувствительности привода ДГР, связь (в контуре 50 автонастройки емкостной составляющей) через нелинейное астатическое звено - ДГР 1, размыкается и действует лишь линейная безынерционная связь (Г), осуществляя мягкую подстройку 55 индуктивности. Вследствие этого резко улучшаются динамические свойства указанного контура.

10' торные пробои места повреждения, соировождающиеся большими перенапряжениями При перемежающемся дуговом замыкании, в результате чего повышается надежность эксплуатации компенсиро15 ванной сети.

При применении предлагаемого способа практически мгновенно парируется изменение индуктивности ДГР с подмагничиванием при переходе из нормаль20 ного режима работы сети в режим однофазного замыкания. При этом оказывается возможным снизить требования к линейности ДГР. Использование ДГР с регулируемым числом витков рабочей обмотки позволяет уменьшить количество ответвлений и силовых коммутационных элементов ДГР, так как дискретность регулирования индуктивности ДГР может достигать (8-10)% без снижения характеристик, обеспечивая упрощение, повышение надежности и уменьшение стоимости устройства.

Безынерционное изменение индуктивности L(t) нейтрали сети (при помощи изменения сигнала U^(t)) пригодно также для введения поисковой модуляции в индуктивность L при использовании поисковых систем автоматической настройки компенсации, что также свидетельствует о расширении функциональных возможностей.

Claims

1 Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл компенсации емкостной и активной составл ю щих тока однофазного замыкани на землю и полного гашени перемежающих с дуг в трехфазных электрических се т х с незаземленной нейтралью. Цель изобретени - повышение быстродействи и надежности резонансной настройки контура нулевой последоватепьности сети, а также расширение функциональных возможностей. На фиг.1 показана функциональнопринципиальна схема устройства, реа лизующего предлагаемый способ; на фиг.2 - принципиальна схема множительного звена устройства;-на фиг.З временные диаграммы работы устройства по фиг.1 (при использовании недугового однофазного замыкани на землю с дугогас щим реактором (ДГР) плунжерного типа). Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит ДГР 1 с устройством (УУИ) 2 управлени индуктив ностью (при применении ДГР плунжерного типа - это привод: ДГР совместно с соответствующим пускателем, при применении ДГР с подмагничиванием это источник тока подматничивани (управл емьй выпр митель), при приме нении ДГР с регулируемь1м числом витков рабочей обмотки - это совокупность силовых ключей дл переключени обмоток ДГР и блок управлени ти ристорными ключами), однофазный зависимый инвертор (ИЗО) 3, содержащий мостовую схему на тиристорах 4-7 и блок 8 управлени .(ВУ), управл емый выпр митель (УВ) 9, соединенный с источником трехфазного напр жени , выход которого зашунтирован встречно включенным диодом 10 и подключен к входу инвертора 3. Схема со держит также датчик 11. напр жени смещени нейтрали ЧДНСН), в качестве которого может быть использован, например, трехфазный измерительный трансформатор напр жени с вторичной обмоткой, соединенной в замкнутый треугольник, датчик 12 направлени тока через инвертор (ДНТИ), который может быть вьтолнен, например, в виде RS-триггера, на входы R и S которого блоком управлени подаютс импульсы, совпадаюшз е с управл ющими импульсами соответственно тиристоров 6 и 7 инвертора 3, Кроме того. 632 устройство состоит из функционального преобразовател (ФП) 13, на вход которого подаетс выходной сигнал датчика 11, а выход подключен к первому входу множительного звена 14, элемент 15 вычитани , инвертирующий вход которого соединен с выходом множительного звена 14, неинвертирующий вход - с входом управлени компенсацией активной составл ющей устройства , а выход - с вторым входом УВ 9, и блок 16 распознавани режи- мов (BFP), на вход которого подаетс выходной сигнал ДНСН 11, а выход подключен к первому входу УВ 9. Выход ДНТИ 12 через инвертор подключен также к второму входу множительного звена 14, а третий вход множительного звена 14 соединен с входом управлени компенсацией емкостной составл ющей . Множительное звено 14 может содержать логический элемент ИСКЛЮЧАКЩЕЕ Ш1И 17, преобразователь 18 1фовней логических сигналов (ПУ) и элемент 19 умножени непрерывного сигнала на двухуровневый сигнал пр моугольной формы (ЗУ), который состоит из аналогового ключа на полевом транзисторе 20, операционного усилител 21 и резисторов 22-24, Крива 25 на фиг.З изображает зависимость от времени напр жени e(t) смещени нейтрали и ЭДС E.j(t) источника поврежденной фазы (которые совпадают при точной настройке компенсации емкостной и активной составл ющих ) , кривые 26 и 27 показывают аналогичные зависимости, дл первой гарМОНИКИ напр жени е(t) и тока I(t) ДГР, кривые 28 и 29 представл ют собой временные диаграммы дл сигналов e(t). sign e(t) и sign I(t). Кроме того, на фиг.З изображены временные диаграммы дл следующих сигналов: и,(t) - медленного сигнала управлени приводом ДГР с регулируемым воздушным зазором - крива 30, U,(t) быстрого сигнала управлени компенсацией емкостной составл кнцей (м гкой подстройкой) - крива 31, U(t) - сигнала на выходе множительного звена. 14 - крива 32, -Ej,(t) - напр жени на выходе инвертора 3 - крива 33, -lEj,(t) .- компонента первой гармоники сигнала Е,; (t), синфазного (в рассматриваемом случае) с напр жением e(t) смещени нейтрали - крива 34. Крива 35 изображает компонент первой гармоники сигнала - E(t), синфазного с током l(t) ДГР, крива 36 суммарную емкость между фазами сети и землей, крива 37 - индуктивность L(t) в нейтрали сети, крива 38 - и дуктивность Lg (t) ДГР. Устройство работает следующим об разом. В нормальном режиме работы сети I управл емый выпр митель 16 заперт ;выходным сигналом блока 16 БРР. При по влении однофазного замыкани , ко торое распознаетс БРР 16 по превыi шению амплитудой напр жени смещени e(t) нейтрали уровн уставки (равной, например, 15% от номинального амплитудного значени фазного напр жени сети)., снимаетс запираю щий сигнал блока 16 с первого входа УВ 9 и устройство переходит в режим компенсации емкостной и активной сос тавл ющих тока однофазного замыкани или в режим компенсации напр жени на поврежденной фазе. Компенсаци емкостной составл ющей осуществл етс с помощью ДГР 1, индуктивность Ьд которого задаетс от соответствующего автоматического регул тора (в качестве которого может примен тьс одно из известных устройств) при помопщ УУИ 2. ИЗО 3, питающийс от УВ 9, осуществл ет компенсацию активной составл ющей тока однофазного замыкани (или компенсацию активных потерь в контуре нулевой последовательности сети). При этом, если ток I(t) ДГР 1 направлен вверх (в направлении , указанном стрелкой на фиг.1) БУ 8 подает отпирающие импульсы на тиристоры 4 и 7 ИЗО 3, и напр жение H(t) питани ИЗО 3 оказываетс приложенным встречно по отношению к току I(t), т.е. ИЗО 3 на данном полупериоде тока I(t) отдает энергию :В КНПС. В следунлцем полупериоде тока ;I(t) тиристоры 4 и 7 ИЗО 3 запираютс , а ;БУ 8 подает отпирающие импульсы на тиРисторы 5 и 6. Эти тиристоры отпираютс а напр жение H(t) питани ИЗО 3 продолжает быть приложенным встречно по отношению к току I(t), т.е. ИЗО 3 и в этом полупериоде продолжает отдавать энергию в КНПС. В дальнейшем описанные процессы повтор ютс (кривые 27 и 33). Таким образом, ЭДС E,((t), вводима ИЗО 3 в сеть, определ етс следующим выражением: E..(t) H(t)si8n I(t). Если H(t) const, то вс энерги пералпваема инвертором в сеть, расходуетс на возмещение активных потерь в КНПС. При соответствующей величине напр жени H(t), определ емой сигналом и„(t) на входе управл емого выпр мител 9, т.е. при H(t) К и.(t), где К - коэффИ11иент пропорциональности между входным сигналом Uj и выходным напр жением Н УВ 9, который определ етс напр жением питани и схемой УВ 9 (и в случае резонансной настройки КНПС), достигаетс полна компенсаци активной составл ющей тока однофазного замыкани (при устойчивом ОЗНЗ) или же (при перемежающем дуговом ОЗНЗ) на нейтрали сети поддерживаютс незатухающие колебани , равные по амплитуде ЭДС источника поврежденной фазы. Благодар этому на поврежденной фазе поддерживаетс нулевое напр жение и дуговой процесс в сети ликвидируетс . Сигнал U (t) управлени компенсацией активной составл ющей формируетс авторегул тором (компенсации активной сое- тавл ющей), в качестве которого может быть использовано любое из известных устройств. Сигнал Uj (t) управлени м гкой подстройкой iL(t) индуктивности L(t) подаетс на третий вход множительного звена 14 с выхода авторегул тора компенсации емкостной- составл ющей , который может быть использован в качестве отдельного канала быстродействующей автонастройки компенсации или же использоватьс одновременно дл формировани сигнала и,(t) управлени ДГР. Указанным регул тором также может служить одно из известных устройств. При построении временных диаграмм предположим , что сигналы U,(t) и U((t) формируютс разными устройствами, причем сигнал U,(t) формируетс быстродействующим регул тором (построенным , например, с использованием сигналов непромышленных частот , хот качественна картина процессов полностью сохран етс и при использовании других типов быстродействующих регул торов, например регул торов фазового типа) При точной резонансной настройке КНПС сигнал U,(t) (крива 31) равен нулю. В результате сигнал U(t) на вы ходе множительного звена 14 (крива 32) также равен нулю, величина сигнала U,j(t) определ етс сигналом U(t)5 а индуктивность L в нейтрали сети - индуктивностью ДГР L L. Поскольку основным видом возмущений , действующих на КНПС, вл ютс небольшие по величине ступенчатые изменени суммарной емкости сети, т.е. соответствующие отключени м или подключени м отдельных присоединений , то существующие ДГР не в состо нии отслеживать подобные возмущени с достаточными быстродействием и точностью. Рассмотрим работу устройства при возникновении скачкообразного изменени емкости сети (в момент времени t.). После указанного изменени настройки КНПС бтлична от резонанаса и на третий вход множительного звена 14 поступает сигнал U| (t) Ф О управлени ко.мпенсацией емкостной составл ющей, знак и величина которого определ етс знаком и величиной расстройки. Предположим, что ФП 13 описываетс вьгоажением: e(t) sign e(t). (3) Это позвол ет реализовать множительное звено 14 в соответствии с фиг.

2. Сигналы U(t) ) sign e(t), sign I(t);. (4 .. /. /. / U2(t)Uj(t)+U, (t)sign e(t),sign I(t H(t)(t),(t)sign e(tXsign I( соответствуют выходу множительного звена 14 (крива 32), входу управл емого выпр мител 9 и напр жению H(t) на выходе управл емого выпр ми тел 9 (крива 33). Сигналам U (t) H(t) соответствуют кривые, совпадаю щие по форме с кривой 32 и смещенны вверх по оси ординат на величины, равные соответственно U и KoU. Подставив (5) в (1) и учитыва , что sign I(t), sign l(t) si, получают сл-едугацее вьфажение дл ЭДС E(t) (крива 33), вводимой при помощи ИЗО 3 последовательно с ДГР 1: EKitV- u5(t))k,U,((i). (6) Первое слагаемое в выражении (6) обеспечивает компенсацию активной составл ющей, а второе представл ет собой ЭДС Е|; (t), имеющую согласнопредлагаемому способу регулируемую амплитуду и синфазную (или наход щуюс в противофазе, в зависимости от знака сигнала U,, (t) напр жению e(t) смещени нейтрали Перва гармоника данной ЭДС (крива 34) обеспечивает изменение индуктивности в нейтрали сети на величину , L (t) I L, При подаче на третий вход множительного звена 14 сигнала U,(t) управлени компенсацией емкостной составл ющей устройства должной величины и знака обеспечиваетс (практически безынерционно) сохранение резонансной настройки КНПС несмотр на скачкообразное изменение емкости сети. По вление в момент t в составе напр жени -E(t) - крива 33, составл ющей, соответствующей второму члену выражени (6) (перва гармоника E(t) представлена кривой 34), приводит к уменьшению амплитуды первой гармоники напр жени e(t на ДГР (крива 26), что (при неизменной индуктивности L,,, ДГР) ведет к уменьшению амплитуды тока , l(t) через ДГР и ИЗО

3. В то же амплитуда и фаза напр жени eTt) смещейи нейтрали (крива 25) остаютс неизменными, следовательно (учитыва уменьшение тока l(t) через ДГР) скачкообразно увеличиваетс индуктивность L(t) в нейтрали сети (крива 37) и сохран етс резонансна настройка КНПС. При рассмотрении указанных лроцессов достаточно ограничитьс первыми гapмoникa iи сигналов E|((t), El(t), eg(t)5 так как высшие гармоники данных сигналов эффективно подавл ютс контуром нулевой последовательности сети. В дальней- : шем ДГР 1 по сигналу и,0 -(крива 30) обеспечивает (со свойственным данному типу ДГР быстродействием) подстройку индуктивности L(j (крива 38) в соответствии с новым значением емкости сети, сигнал U, (t) (крива 31) 7 по мере устранени расстройки ДГР п помощи LQ уменьшаетс и при точной астройке индуктивности становитс равным нулю. При этом индуктивность L(t) (крива 37) остаетс неизменной Такое перераспределение индуктивнос тей LO(t) и Ab(t) позвол ет разгрузить ИЗО 3 и УВ 9 (в энергетическом отношении) от посто нных функций компенсации емкостной составл ющей. При возникновении значительньк расстроек , превьпиающих максимально возможную лл данного устройства величину iL, медленна подстройка индуктивности L(t) в нейтрали сети про изводитс вначале при помощи изменени индуктивности Ljj(t) ДГР до тех пор пока не достигнет рабочей зоны быстрой подстройки Если разность резонансного значани L к теку п;его значени LU меньше максимальной величины дЬ, без коммутаций производитс м гка подстройка, С этого момента динамические характеристики ДГР 1 станов тс несущественными изза безынерционности м гкой подстройки индуктивности L нейтрали сети, При исчезйовенин однофазного за ыкaни и восстановлении симг етрии фазных напр жений (которые распознаютс БРР 16 по уменьшению аюътитуды напр жени смещени нейтрали ниже уровн устазки) 16 подает запирающий сигнаоТ на первьй 1зход УВ 9 и последний запираетс до возникновени в сети следующего замыкани , Множительное звено 14 работает следующим образом. Логический элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 17 формирует код знака произведени sign e(t)-sign I(t), Данный логический сигнал проходит через ПУ 18, который превращает его в двухпол рный, и управл ет аналоговым ключом на полевом транзисторе 20 При этом управл ющему сигналу 1 соответствует провод щее состо ние аналогового ключа, а сигналу О непровод щее состо ние. При значении sign e(t) sign I(t) 1 ключ 20 заземп ет неинвертирующий вход операционного усилител 21,коэффициент усилени схемы, выполненной на элементах 21-24, равен -1 и на выходе формируетс сигнал U(t) -U,, а при значении sign e(t)sign I(t) -1 ключ 20 запираетс , коэффициент уси638 ленн схемы на элe feнтax 21-24, становитс равным 1 и на выходе формируетс сигнал U(t) U (t), Если ФП 13 не описываетс вьфажением (3) во втором члене E(t) выражени (5) вместо сомножител sign e(t) став т сомножитель, соответствующий функциональной зависимости ФП 13. Так, например, если ФП 13 вл етс безынерционным линейным звеном , т.е. K(t)e(t), где K(t) коэффициент , посредством которого регулируетс вводима дополнительно ЭДС, то f4(t)(f+ j l-sign K(t)j ,(8) где Е и амплитуды соответственно сигналов Ец(с) и e(t), Е )e, выражение дл L(t) преобразуетс к следующему виду; AL(t:) Eiiil l , L sign K(t). Учитыва , что K(t) К U,(t) получают изменение индуктивности uL(t) (t)Lg. Как видно из выражени (10), при использовании линейного безынерционного звена в качестве ФП 13 ЛL не зависит от амплитуды е напр жени смещени нейтрали. Однако -при использовании в качестве ФП 13 компаратора упрощаетс техническа реализаци множительного звена 14. Работа устройства может быть интерпретирована следующим образом. Множительное звено 14 формирует полезный сигнал U,(t)e (t), вводимый в КНПС последовательно с ДГР, Кроме того, на множительном звене 14 осуществл етс амплитудна модул ци (указанным сигналом) несущего сигнала sign I(t). Промодулированный сигнал через сумматор 15 и УВ 9 передаетс в виде напр жени Н( вход ИЗО 3, который согласно выражению (1) осуществл ет амплитудную демодул цию (опорным сигналом sign I(t) передаваемого сигнала. Благодар этому в выходном напр жении -E(t) ИЗО восстанавливаетс сигнал U,(t) e(t) что соответствует введению дополнительной ЭДС последовательно с ДГР. В низковольтных сет х (до 1140 В) предлагаемый способ может быть реализован и без применени дополнитель ных действий, указанных в п.2 форму лы изобретени . При этом сформирован на , согласно п, 1 формулы ЭДС вводитс последовательно с ДГР или с помощью специального усилител (мощность в единицы ватт), или в сумме с ЭДС, синфазной току реактора при помощи то го же усилител , который используетс дл компенсации активных потерь в КНПС. Применение устройства в сети 6 кВ при питании УВ 9 трехфазным напр жением 380 В, обеспечивает относительное изменение ДЬ/Ь индуктивности нейтрали сети (без перестройки ДГР) на максимальную величину , достигающую 14%. Реальное значение указанной величины, при котором полностью сохран етс нормальное функционрфование также конту ров компенсации активной составл ющей и посто нной составл ющей, составл ет 4-5%. Увеличение указанных значений может быть достигнуто повышением питающего напр жени УВ 9 или включением ИЗО 3 последовательно с ДГР 1 через повышающий трансформатор . Устройство, как следует из выражений (7) и (10), обеспечивает безынерционную линейную св зь на участке между сигналом управлени и индуктивностью нейтрали сети. Благодар положительному действию указанной св зи в качестве ДГР 1 может быть использован плунжерный реактор , что расшир ет функциональные возможностей устройства и область его применени . При этом достигаетс асимптотическа устойчивость контура компенсации емкостной состав л ющей о Действительно после попадани сигнала в зону нечувствительности привода ДГР, св зь (в контуре автонастройки емкостной составл ющей через нелинейное астатическое звено - ДГР 1, размыкаетс и действует лишь линейна безынерционна св зь (1), осуществл м гкую подстройку индуктивности. Вследствие этого резко улучшаютс динамические свойства указанного контура. Кроме того, обеспечиваетс быстродействующа (практически беэынерционна ) настройка индуктивности L(t) нейтрали сети при наиболее частых в реальных сет х расстройках, не превьшаницих t(4-5)%. Это повышает эффективность компенсации при устойчивых однофазных замыкани х и исключает опасные дл изол ции сети повторные пробои места повреждени , сопровождающиес большими перенапр жениЯ14И при перемежающемс дуговом замыкании , в результате чего повышаетс надежность эксплуатации компенсированной сети. При применении предлагаемого способа практически мгновенно парируетс изменение индуктивности ДГР с подмагничиванием при переходе из нормального режима работы сети в режим однофазного замыкани . При этом оказываетс возможным снизить требовани . к линейности ДГР. Использование ДГР с регулируемым числом витков рабочей обмотки позвол ет уменьшить количество ответвлений и силовых коммутационных элементов ДГР, так как дискретность регулировани индуктивности ДГР может достигать (8-10)% без снижени характеристик, обеспечива упрощение, повьшение надежности и уменьшение стоимости устройства. Безынерционное изменение индуктивности L(t) нейтрали сети (при помощи изменени сигнала U(t)) пригодно также дл введени поисковой модул ции в индуктивность L при использовании поисковых систем автоматической настройки компенсации, что также свидетельствует о расширении функциональных возможностей. Формула изобретени 1. Способ компенсации токов однЪфазного .замыкани в трехфазной сети с дугогас щим реактором в нейтрали , заключающийс в том, что вы вл ют режим однофазного замыкани на землю в сети, формируют сигнал управлени индуктивностью дугогас щего реактора в нейтрали и ввод т последовательно с дугогас щим реактором ЭДС с регулируемой амплитудой, синфазную с током дугогас щего реактора , отличающийс тем, что, с целью повьшени быстродейстВИЯ и надежности резонансной настройки контура нулевой последовательности сети, а также расширени функциональных возможностей, измер ют напр жение смещени нейтрали или напр жение на дугогас щем реакторе, формируют сигнал, синфазный или наход пщйс в противофазе с напр жением смещени нейтрали или напр жени ам на дугога с щем реакторе с амплиту дои, пропорциональной сигналу управлени индуктивностью дугогас щего реактора в нейтрали, и ввод т последовательно с дугогас щим реактором дополнительную ЭДС, пропорциональную сформированному сигналу. 2, Способ ПОП.1, отличающийс тем, что, с целью расширени области использовани на сети с компенсацией активной составл ющей ,, модулируют сформированный сигнал знаком тока через дугогас щий реактор, после чего детектируют промодулированный сигнал знаком тока через дугогас щий реактор.

{Раг.{

}

/

::j

ф1/г.а е

9иг.