SU858170A1

SU858170A1 - Device for compensating for single-phase earthing current in electric network

Info

Publication number: SU858170A1
Application number: SU792742018A
Authority: SU
Inventors: Олег Александрович Петров; Александр Иванович Сидоров
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1979-03-27
Publication date: 1981-08-23

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к области компенсации тока однофазного замыкани на землю в электрических сет х.The invention relates to electrical engineering, in particular, to the field of compensation of a single-phase ground-to-ground current in electrical networks.

Известны устройства компенсации емкостной и активной составл ющих тока однофазного замыкани на землю и напр жени нулевой последовательности 13 и 2.Devices for compensating for capacitive and active components of the current of a single-phase earth fault and zero-sequence voltage 13 and 2 are known.

Основными недостатками вл ютс сложность как самих устройств, так и обеспечени точной компенсации, поскольку регулирование должно производитьс одновременно по двум каналам (реактивной и активной составл кшей ). Необходимо отметить то, что при возникновении однофазного за1«шкани на землю через место повреждени , как правило, протекает медленно затухающа апериодическа со- . ставл гаца , обусловленнгт действием ксжпенсирующего аппарата, котора зат гивает гашение заземл ющей дуги и приводит к увеличению напр жений прикосновени и шага в переходных процессах.The main drawbacks are the complexity of both the devices themselves and the provision of accurate compensation, since regulation must be carried out simultaneously through two channels (reactive and active components). It should be noted that in the event of the occurrence of a single-phase curtain on the ground, a slowly dying aperiodic co-flow usually occurs through the site of damage. This is caused by the action of the x-pen apparatus, which delays the suppression of the grounding arc and leads to an increase in the touch and step voltages in transients.

Кроме того, в устройствах не предусмотрено автоматическое регуливование напр жени компенсации и не учтен сдвиг по фазе между трансформируемым напр жением и напр жением поврежденной фазы, тайже они не обеспечивают регулируемое восс ановление нормального режима работы сети.In addition, the devices do not provide automatic regulation of the compensation voltage and do not take into account the phase shift between the transformed voltage and the voltage of the faulty phase; they do not provide an adjustable recovery of the normal operation of the network.

Известно также устройство дл компенсации активной составл ющей тока однофазного замыкани на землю, содержащее последовательно соединенные трехфазный трансформатор, блок выбора It is also known a device for compensating the active component of a single-phase ground-to-ground current comprising a series-connected three-phase transformer, a selection unit

fO напр жени (фазы) и однофазиыЛ трансформатор , первична обмотка которого подключена к нейтрали сети fO voltage (phase) and single phase transformer, the primary winding of which is connected to the neutral network

Однако данное устройство не обеспечивает компенсацию емкостного тока However, this device does not compensate for capacitive current.

15 замыкани на землю и должно использоватьс совместно с дугогас щими катушками .15 ground faults and should be used in conjunction with arc suppressors.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс The closest in technical essence to the proposed is

20 устройство дл компенсации тока однофазного замыкани на землю, содержащее источник дополнительного напр жени , дополнительный однофазный реГУЛИpye вJй трансформатор, блок пре25 образовани с дифференцирующим Элементом , включенньй между источником дополнительного напр жени и землей .20 a device for compensating a single-phase ground-fault current, containing an additional voltage source, an additional single-phase transformer, a pre-transformer, a transducer block with a differentiating element, connected between an additional voltage source and earth.

К недостаткам известного устройства следует отнести наличие дополни- .The disadvantages of the known device should include the presence of additional-.

30 тельного однофазного регулируемого трансформатора и то, что не предусмотрено управление процессом восста новлени нормального режима сети. Цель изобретени - повышение надежности электрической сети и улучшение условий электробезопасности. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл компенсации тока однофазного замывани на землю в электрической сети, содержащее однофазный согласующий трансформатор, трехфазный трансформатор и св занный с ним блок подключени фазы, выход которого соединен с одним из выводов вторичной обмотки согласующего трансформатора, первична обмот ка которого включена между нейтралью сети и землей, измерительный орган, первый вход которого подключен к датчику напр жени нулевой последова тельности, а второй - к датчику тока установленному в нейтрали сети, блок выбора фазы, первый вход которого по соединен к датчику фазных напр жений сети, а первый выход подключен к управл ющему входу блока подключени блок управлени и RC-цепочки, кагкда из которых состоит из последовательно включенных резистора и конденсато ра, причем вторые выводы конденсаторов подключены к нейтрали вышеуказан ного трехфазного трансформатора, кот рое снабжено трансформатором тока, включенным между нейтралью вторичной обмотки трехфазного и вторыми вывода ми ; конденсаторов RC-цепочек, источни ком оперативного тока, блоком переключени , блоком времени, блоком пам ти , выход которого соединен с первым входом блока управлени , причем источник оперативного тока подключен к дополнительной обмотке однофазного согласующего трансформатора, вторые выводы резисторов RC-цепочек через блок переключени соединены с ответвлени ми вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, вторична обмотка трансформатора тока подключена ко второму входу блока управлени , выход которого соединен с управл ющим входом блока переключени , первый выход измерительного органа подключен к первому входу блока пам ти, а второй - ко второму входу блока выбора фазы, второй выход которого соединен-со вторым входом блока пам ти, третьим входом блока управлени и управл ющи входом источника оперативного тока, вход блока времени подключен к треть ему выходу блока выбора фазы, выход блока времени соединен с четвертым входом блока управлени . Кроме того, блок переключени содержит ключи, входы которых объединены и св заны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, а выходы ключей соединены с ответвлени ми вторич ной обмотки однофазного согласующего трансформатор1а, Блок также содержит ключи, .входы которых обьединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, а выходы ключей соединены со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, На чертеже схематично представлено устройство дл компенсации тока. Трехфазный источник 1 питает электрическую сеть, параметры которой относительно земли можно представить в виде набора двух емкостей и активных сопротивлений, К нейтрали трехфазного трансформатора -2 подключен однофазный согласуквдий трансформатор 3, благодар которому устройство компенсации возможно выполнить на напр жении до 1000 В. К дополнительной обмотке трансформатора 3 подключен источник 4 оперативного тока, Трехфазный трансформатор 5 имеет вторичную обмотку, соединенную в зигзаг, тем самым учитываетс сдвиг по фазе трансформируемого напр жени относительно напр жени поврежденной фазы, С трансформатором 5 соединен блок б подключени фазы, выход которого св зан с одним из вьлводов вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора 3, К ответвлени м (отпайкам) вторичной обмотки подсоединен блок 7 переключени , св занный с резисторами блока RC-цепочек 8, Резисторы 9 указанных цепочек последовательно соедагнены с конденсаторами 10, другие выводы которых подклю- чены через трансформатор тока к нулю вторичной обмотки трансформатора 5. Управл ющий .вход блока б соединен с первым выходом блока 11 выбора фазы, один вход которого подключен к датчику 12 фазных напр жений сети; другой - ко второму выходу измерительного органа 13. Измерительный орган 13последовательно соединен с блоком 14пам ти и блоком 15 управлени , выход которого подключен к упрагл ющему входу блока 7 переключени . Второй вход блока 15 св зан с вышеупом нутым трансформатором 16 тока. Второй выход блока 11 выбора фазы соединен со вторым входом блока 14 пам ти, третьим входом блока 15 управлени и уп)равл ющим входом источника 4 оперативного тока. Один вход измерительного органа 13 подключен к датчику 12 напр жени нулевой последовательности , другой - к датчику 17 тока, установленному к нейтрали сети. Вход блока 1в времени св зан с третьим выходом блока 11, а выход с четвертым входом блока 15, На чертеже схематично изображены двз варианта исполнени блока переключени , В первом варианте входы ключей объединены и св заны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек. алходы ключей соединены с ответвлени ми вто ричной обмотки однофазного согласую щего трансформатора. Во втором варианте входы ключей объединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофазного с гласующего трансформатора, выходы ключей соединены со вторыми выводам резисторов RC-цепочек. В нормальном режиме работы в сет ввод т оперативный ток и измер ют е емкость относительно земли. Измерен на величина емкости через блок 14 пам ти подаетс на блок управлени , который в зависимости от значени емкости определ ет положение блока переключени (подключаетс то или иное .ответвление). При возникновении однофазного за мыкани на землю, например фазы А (св зь 19) на первичной и вторичной обмотках трансформатора 3 возникаю напр жени нулевой последовательнос соответственно UQ и U . Блок 11 выбора фазы обеспечивает выбор, а блок 6 - подключение фазы А трансформатора 5 ко вторичной обмотке трансформатора 3, При этом напр жение ид. вторичной обмотки трехфазного трансформатора синфазно с на пр жением UQJ , если их рассматривать по отношению к точке 20, но направле но встречно ему, если рассматривать замкнутую цепь. Напр жение Уд 7 (i по величине, поэтому оно обусловит в замкнутой цепи емкостно-активный ток протекающий через конденсатор 10 и резистор 9. Этот ток, трансформиру с в электрическую сеть, окажетс встре но направленным и компенсирует ток однофазного замыкани на землю. При правильно выбранных параметрах конденсатора , резистора и ус ановленной величине напр жени ток основной частоты через место замыкани протекать не будет. На период замыкани блок 11 выбора фазы блокирует рабору источника 4 оперативного тока и обеспечивает запоминание блоком 14 пам ти величины емкости сети относительно земли. После ликвидации замыкани блок времени совместно с блоком управлени обеспечивает управл емое восстановле ние напр жени поврежденной фазы. Применение предлагаемого автомати ческого устройства обеспечивает точную компенсацию тока однофазного замыкани на землю основной частоты, что позвол ет существенно повысить надежность электрической сети, улучшить услови электробезопасности дл персонала, обслуживающего электроустановки , а также позвол ет упростить исполнение и экспулатацию системы компенсации в целом.30 single-phase adjustable transformer and the fact that there is no provision for controlling the process of restoring the normal mode of the network. The purpose of the invention is to increase the reliability of the electrical network and improve the electrical safety conditions. The goal is achieved by the fact that a device for compensating a single-phase ground current in an electrical network contains a single-phase matching transformer, a three-phase transformer and a phase connection unit connected to it, the output of which is connected to one of the terminals of the secondary winding of a matching transformer whose primary winding connected between the mains neutral and the earth, the measuring unit, the first input of which is connected to the voltage sensor of zero sequence, and the second to the current sensor installed in the mains neutral, the phase selector unit, the first input of which is connected to the phase voltage sensor of the network, and the first output is connected to the control input of the connection unit of the control unit and the RC circuit, which consists of a series-connected resistor and capacitor, the second terminals of the capacitors are connected to the neutral of the above three-phase transformer, which is equipped with a current transformer connected between the neutral of the secondary winding of the three-phase and the second terminals; capacitors of RC chains, operating current source, switching unit, time unit, memory unit whose output is connected to the first input of the control unit, the operating current source connected to the additional winding of the single-phase matching transformer, the second terminals of the RC chain resistors through the switching unit connected to the branches of the secondary winding of a single-phase matching transformer, the secondary winding of the current transformer is connected to the second input of the control unit, the output of which is connected to the pack The first input of the switching unit, the first output of the measuring element is connected to the first input of the memory unit, and the second to the second input of the phase selector unit, the second output of which is connected to the second input of the memory unit, the third input of the control unit and the control input of the operational source current, the input of the time block is connected to the third output of the phase selector unit, the output of the time block is connected to the fourth input of the control unit. In addition, the switching unit contains keys whose inputs are connected and connected to the second terminals of the resistors of the RC chains, and the outputs of the keys are connected to the secondary branches of the single-phase matching transformer 1a. The block also contains the keys whose inputs are connected and connected to the secondary branch the windings of the single-phase matching transformer, and the outputs of the keys are connected to the second terminals of the resistors of the RC-chains. The drawing shows schematically a device for current compensation. The three-phase source 1 feeds the electrical network, the parameters of which relative to the earth can be represented as a set of two tanks and active resistances. A single-phase matching transformer 3 is connected to the neutral of the three-phase transformer -2, thanks to which the compensation device can be performed at a voltage of up to 1000 V. transformer 3 is connected to the source 4 operating current, three-phase transformer 5 has a secondary winding connected in a zigzag, thereby taking into account the phase shift of the transformer voltage relative to the voltage of the damaged phase. A phase connection block is connected to transformer 5, the output of which is connected to one of the secondary windings of the single-phase matching transformer 3. Switching unit 7 connected to resistors is connected to branches of the secondary winding unit of RC chains 8, Resistors 9 of these chains are sequentially connected to capacitors 10, the other terminals of which are connected via the current transformer to the zero of the secondary winding of the transformer 5. Control input b eye b is connected to the first output of the phase selecting unit 11, one input of which is connected to the sensor 12 of the phase voltages network; the other is connected to the second output of the measuring organ 13. The measuring organ 13 is sequentially connected to the unit 14 and the control unit 15, the output of which is connected to the control input of the switch unit 7. The second input of unit 15 is connected to the above-mentioned current transformer 16. The second output of the phase selection unit 11 is connected to the second input of the memory unit 14, the third input of the control unit 15 and the upstream input of the operating current source 4. One input of the measuring element 13 is connected to the zero-sequence voltage sensor 12, the other is connected to the current sensor 17 mounted to the mains neutral. The input of block 1 is in time connected to the third output of block 11, and the output to the fourth input of block 15, Figure 2 shows schematically the two versions of the switching block. Key switches are connected to branches of the secondary winding of a single-phase matching transformer. In the second variant, the key inputs are combined and connected to the secondary branch of the single-phase transformer from the secondary transformer, the key outputs are connected to the second terminals of the RC-chain resistors. In normal operation, the operating current is introduced into the grid and the capacitance relative to ground is measured. Measured by the value of the capacity through the memory block 14 is applied to the control unit, which, depending on the value of the capacitance, determines the position of the switching unit (one or another branch is connected). When a single-phase ground fault occurs, for example, phase A (link 19), a zero-sequence voltage is generated on the primary and secondary windings of transformer 3, respectively, UQ and U. The phase selection unit 11 provides the choice, and the unit 6 connects the phase A of the transformer 5 to the secondary winding of the transformer 3, and the voltage id. the secondary winding of a three-phase transformer is in phase with UQJ, if they are viewed with respect to point 20, but directed oppositely to it, if we consider a closed circuit. The voltage Ud 7 (i is in magnitude, therefore it will cause a capacitive-active current flowing through a capacitor 10 and a resistor 9 in a closed circuit. This current, transforming into an electrical network, will appear to be directionally directed and will compensate for a single-phase ground fault. If correctly the selected parameters of the capacitor, resistor and the set voltage value the current of the main frequency will not flow through the circuit. With the closure of the circuit, the time block, together with the control unit, provides controlled recovery of the voltage of the damaged phase. The use of the proposed automatic device provides accurate compensation of the single-phase ground fault current of the fundamental frequency, which significantly increases reliability of the electrical network, to improve the electrical safety conditions for personnel servicing electrical installations, and also allows to simplify the execution and spulatatsiyu compensation system as a whole.

Claims

Claim 1. A device for compensating a single-phase ground fault current in an electrical network, comprising a single-phase matching transformer, a three-phase transformer and a phase connection unit associated with it, the output of which is connected to one of the terminals of the secondary winding of a matching transformer whose primary winding is connected between neutral network and ground, measuring orhan, the first input of which is connected to the zero-sequence voltage sensor, and the second - to the current sensor installed in the neutral For example, the phase selector unit, the first input of which is connected to the phase mains voltage sensor, and the first output is connected. to the control input of the connection unit, the control unit and RC circuits, each of which consists of a series-connected resistor and a capacitor, the second terminals of the capacitors being connected to the neutral of the above three-phase transformer, in order to improve reliability and improve electrical safety conditions , it is equipped with a current transformer connected between the neutral of the secondary winding. a three-phase transformer and the second terminals of the capacitors of RC circuits, a source of operating current, a block n switching unit, the time unit, the memory unit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the operating current source connected to the auxiliary winding of the single-phase matching transformer, the second terminals of the RC resistors are connected to the secondary windings of the single-phase matching transformer, the secondary winding of the current transformer is connected to the second input of the control unit, the output of which is connected to the control input of the switching unit; the first output is measuring The organ is connected to the first input of the memory unit, and the second to the second input of the phase selector unit, the second output of which is connected to the second input of the memory unit, the third input of the control unit and the control input of the operating current source, the input of the time unit is connected to the third output the phase selector unit; the output of the time unit is connected to the fourth input of the control unit. 2, a device according to claim 1, characterized in that. the switching unit contains keys whose inputs are connected and connected to the second terminals of the resistors of the RC chains, and the outputs of the keys are connected to the secondary windings of the single-phase matching transformer,

3. The device according to claim 1, characterized in that the switching unit contains keys, the inputs of which are combined and connected to the secondary branch of the single-phase matching transformer, and the outputs of the keys are connected to the second output of the resistors of the RC chains.

Sources of information taken into account in the examination

1.Vilheim P and Waters M. Neutral Grounding in High Voltage Systems. SEI, M.-L., 1959, p., 209.

2. Muzalevsky A. d. Method of deeply reducing the potential of the emergency phase relative to the ground in electrical installations with insulated neutral Coal, 1978, 9, pp.49-51.

3. Author's certificate of the USSR 559325, cl. H 02 H 9/00, 1975,

4. USSR author's certificate on application no. 42511063/07, 30.11.78.