Устройство непрерывного контроля состояния силовой конденсаторной батареи

Устройство непрерывного контроля состояния силовой конденсаторной батареи

Реферат

 

Использование: при непрерывном контроле расстояния высоковольтной силовой конденсаторной батареи, в частности силовых конденсаторных батарей (СКВ) в энергосистемах. Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности с помощью устройства непрерывного контроля (мониторинг) состояния СКБ. Сущность: устройство непрерывного контроля СКБ, состоящей из n последовательно соединенных рядов, в каждом из которых установлено параллельно m силовых конденсаторов, к которым параллельно подключены последовательно соединенные высоковольтный и низковольтный конденсаторы. Низковольтный конденсатор с помощью диодов соединен с первым конденсатором постоянного напряжения. Первичная обмотка трансформатора тока включена между рассматриваемым и соседними рядами, а вторичная обмотка - параллельно к резистору, который с помощью диода подсоединен ко второму конденсатору постоянного напряжения. По одному из выводов одинаковой полярности первого и второго конденсаторов постоянного напряжения соединены непосредственно, а между другими выводами подсоединен светодиод. Светодиод направлен на вход волоконнооптического кабеля, вывод которого установлен у дежурного персонала. Устройством повышается эксплуатационная надежность СКБ благодаря непрерывному контролю (мониторингу) ее состояния. 1 ил.

Изобретение относится к области высоковольтной техники, в частности к силовым конденсаторным батареям (ОКБ) в энергосистемах.

Известно, что для компенсации реактивной мощности в энергосистемах применяются ОКБ, состоящие из n последовательных рядов, каждый из которых представляет собой параллельное соединение m силовых конденсаторов. Суммарное количество таких конденсаторов в СКВ достигает от нескольких сотен до нескольких тысяч.

Известно также, что повреждение конденсатора приводит к увеличению сопротивления ряда, т.е. к повышению напряжения и снижению срока службы конденсаторов ряда.

Для своевременной замены поврежденного конденсатора предлагаются устройства, позволяющие либо фиксировать повышение напряжения ряда [1], повышение сопротивления [2], либо контролировать количество пробитых секций ряда [3], что позволяет определить величину сопротивления ряда. Для конденсаторных батарей с номинальным напряжением ниже 35 кВ указанные выше устройства сравнительно работоспособны из-за небольшого количества рядов, малых габаритов и возможности визуального осмотра результатов работы устройств.

При повышении номинального напряжения батарей (35 кВ и выше) резко снижаются надежность и условия применения указанных устройств. Во-первых, увеличение рядов, а следовательно и общее количество элементов устройств, в 10 раз у батарей 330 кВ по сравнению с батареей 35 кВ, приводят к резкому снижению надежности контроля состояния батареи [4]. В рассматриваемом случае интенсивность отказа увеличивается в 10 раз, хотя срок службы батареи должен быть не менее 30 лет. Для повышения надежности устройств у батареи 110 кВ предлагается подключение устройства не кодному, а кдесяти последовательно соединенных рядов [5]. В этом случае резко снижается чувствительность.

Существенное повышение числа рядов усложняет применение устройства [1], у которого подключение нелинейных элементов параллельно ряду уже в меньшей степени повлияет на измеряемые гармоники тока батареи, а следовательно снижается чувствительность устройства.

Во-вторых, существенное увеличение рядов, а следовательно и габаритов батареи уменьшает и помехоустойчивость электрической передачи информации к пульту управления [2, 3] , из-за частых эксплуатационных переключений, внешних коротких замыканий, грозовых и коммутационных импульсов.

И, наконец, учитывая, что большие открытые батареи подвергаются сложным метеоусловиям, необходимая надежность предлагаемых устройств [1, 2, 3, 5] требует учета более жестких условий при разработке устройств контроля батарей.

Из-за указанных выше обстоятельств контроль состояния конденсаторных батарей в настоящее время осуществляется, согласно действующей инструкции [6], раз в год путем измерения сопротивления каждого конденсатора при полном отключении напряжения на батареи. Эта процедура весьма трудоемка, требующая длительного полного отключения напряжения.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство [2] для защиты конденсаторной батареи от внутренних повреждений. В этом устройстве с помощью трансформатора тока, первичная обмотка которого соединяет соседние ряды, и отдельным конденсатором с последовательно соединенными выпрямителями, параллельно подключенными к ряду, определяется балансировка тока батареи и напряжение ряда при исходной величине сопротивления ряда. После превышения допустимой величины сопротивления ряда срабатывает поляризованное реле и информация передается визуально световым или звуковым сигналом.

Недостатком этого устройства является отсутствие отстройки от грозовых и коммутационных перенапряжений на батареи. При указанных метеоусловиях надежность работы поляризованного реле с механическими контактами и способ передачи информации для батарей с напряжением 35 кВ и выше довольно низкие.

Технической задачей изобретения, является повышение эксплуатационной надежности СКВ с помощью устройства непрерывного контроля (мониторинг) их состояния.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство непрерывного контроля состояния силовой конденсаторной батареи, состоящей из n последовательно соединенных рядов, в каждом из которых установлены параллельно включенные m силовых конденсаторов, содержащее трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно между рядами конденсаторной батареи, и высоковольтный конденсатор, один вывод которого подключен к первому выводу каждого ряда, содержит низковольтный конденсатор, первый вывод которого соединен со вторым выводом высоковольтного конденсатора, при этом второй вывод низковольтного конденсатора объединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом низковольтного конденсатора и анодом второго диода, и нижним выводом первого конденсатора постоянного напряжения, подключенным к верхнему выводу второго конденсатора постоянного напряжения, и соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора тока, соединенным со вторым выводом ряда, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока подсоединен к нижнему выводу резистора, соединенным с анодом третьего диода, катод которого подключен к нижнему выводу второго конденсатора постоянного напряжения, верхний вывод резистора подключен к верхнему выводу второго конденсатора постоянного напряжения, а между верхним выводом первого конденсатора постоянного напряжения, соединенным с катодом второго диода, и нижним выводом второго конденсатора постоянного напряжения введен светодиод, оптически связанный с входом волоконнооптического кабеля, предназначенного для подключения к пульту управления дежурного персонала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство непрерывного контроля состояния силовой конденсаторной батареи.

Силовая конденсаторная батарея, состоящая из n последовательно соединенных рядов, в каждом из которых установлены параллельно m - силовых конденсаторов. Высоковольтный конденсатор 1 с последовательно соединенным низковольтным конденсатором 2 включается параллельно с силовым конденсатором ряда. Низковольтный конденсатор 2 c помощью диодов 3, 4 соединен с первым конденсатором постоянного напряжения 5, величина которого пропорциональна амплитуде переменного напряжения ряда. Первичная обмотка трансформатора тока 6, включена между рассматриваемым и соседним рядами, а вторичная обмотка подсоединена к резистору 7. К резистору с помощью диода 8 подсоединен конденсатор постоянного напряжения 9, величина которого пропорциональна амплитуде тока между рядами. Светодиод 10 подключен между конденсаторами постоянного напряжения и направлен на вход волоконнооптического кабеля 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед включением в эксплуатацию СКВ величина резистора 7 и низковольтного конденсатора 2 выбираются так, чтобы напряжения на обоих конденсаторах постоянного напряжения 5, 9 были одинаковы, а на светодиоде 10 при этом - равно нулю. При отсутствии полного и частичного пробоя одного из силовых конденсаторов ряда светодиод 10 не излучается, несмотря на возможное изменение напряжения на батарее, а следовательно, и на рассматриваемом ряду конденсаторов. Однако при пробое одного из силовых конденсаторов рассматриваемого ряда напряжение на этом ряду изменяется более существенно, чем изменение величины тока между рядами. Это приводит к появлению напряжения на светодиоде, а следовательно, к его излучению, которое с помощью волоконнооптического кабеля 11 передается к пульту дежурного персонала.

Степень допустимого уменьшения емкости рассматриваемого ряда из-за пробоя силового конденсатора перед включением ОКБ в эксплуатацию устанавливается путем снижения постоянного напряжения на конденсаторе 5 по сравнению с напряжением конденсатора 9 с помощью изменения конденсатора 2 для резистора 7.

Для надежности работы рассматриваемого устройства величина емкости конденсаторов постоянного напряжения должна быть настолько большая, чтобы воздействия грозового или коммутационного импульса на ОКБ, длительность которых не превышает несколько миллисекунд, не влияли на величину напряжения этих конденсаторов.

По сравнению с прототипом предполагаемое устройство позволяет надежно выявить наличие пробоя конденсатора в рассматриваемом ряду. Это позволяет своевременно заменить, пробитый конденсатор, не снижая срок службы остальных конденсаторов ряда, и повысить надежность эксплуатации СКВ в энергосистеме.

Литература.

1. Авт. св. СССР N 836721 кл. Н О2 Н7/16, 721, 1981.

2. Авт. св. СССР N281207 кл. Н О2 Н7/16, 1970.

3. Авт. свидетельство СССР N1467661 кл. Н О2 Н7/16, 1989.

4. Справочник по радиоэлектронике т.3, стр. 723-808 под ред. А.А.Куликовского "Энергия". Москва. - 1970 г.

5. Авт. св. N 1141487 СССР по кл. Н О2 Н7/16, 1985 .

6. Типовая инструкция по эксплуатации крупных шунтовых батарей 6-500 кВ ИЭ ШКБ 6-500-95, 1995.

Формула изобретения

Устройство непрерывного контроля состояния силовой конденсаторной батареи, состоящей из n последовательно соединенных рядов, в каждом из которых установлено параллельно включенных m силовых конденсаторов, содержащее трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно между рядами конденсаторной батареи, и высоковольтный конденсатор, один вывод которого подключен к первому выводу каждого ряда, отличающееся тем, что второй вывод каждого высоковольтного конденсатора соединен с первым выводом низковольтного конденсатора, при этом второй вывод низковольтного конденсатора объединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом низковольтного конденсатора и анодом второго диода, и нижним выводом первого конденсатора постоянного напряжения, подключенным к верхнему выводу второго конденсатора постоянного напряжения, и соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора тока, соединенным с вторым выводом ряда, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока подсоединен к нижнему выводу резистора, соединенному с анодом третьего диода, катод которого подключен к нижнему выводу второго конденсатора постоянного напряжения, верхний вывод резистора подключен к верхнему выводу второго конденсатора постоянного напряжения, а между верхним выводом первого конденсатора постоянного напряжения, соединенным с катодом второго диода, и нижним выводом второго конденсатора постоянного напряжения введен светодиод, оптически связанный с входом волоконно-оптического кабеля, предназначенного для подключения к пульту управления дежурного персонала.

РИСУНКИ

Рисунок 1