Патент ссср 412651
Иллюстрации
Реферат
412651
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”
Заявлено 19.VII.1971 (№ 682040/24-7) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет—
Опубликовано 25.1.1974. Бюллетень ¹ 3
Дата опубликования описания 15.Х.1974
М. Кл. Н 02h 3/16
Государственный комитет
Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий
УДК 621.316.925 (088.8) Авторы изобретения
Н. H. Никифоровский, А. П. Ксенофонтов, Н. А. Алексеев, М. Г. Александров и Я. П. Брунав
Ленинградское высшее инженерное морское училище им. адм. С. О. Макарова
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ АКТИВНОЙ
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для компенсации активного тока однофазного замыкания.
Известны устройства для компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания в системах с малыми токами замыкания на землю, содержащее фильтр напряжений нулевой последовательности, тиристоры, реле и конденсаторы, включенные в каждую фазу системы.
Однако в таких устройствах дроссель не компенсирует активную составляющую тока утечки системы и вносит в электрическую систему свою дополнительную некомпенсируемую активную составляющую, обусловленную потерями в меди и стали дросселя. Суммарная некомпенсируемая активная составляющая тока однофазного замыкания при статической компенсации обычно превышает величину тока прикосновения, безопасного для человека. Поэтому компенсацию одной емкостной составляющей тока замыкания без компенсации активной составляющей еще нельзя считать эффективным способом обеспечения электробезопасности. Кроме того, в малораз ветвленных электрических системах, где емкостная утечка может оказаться соизмеримой с утечкой через активное сопротивление изоляции, борьба с активной составляющей тока замыкания является основной задачей техники электробезопасностн. Емкостная составляющая тока замыкания при постоянстве количества включенных линий в системе практически неизменна, а активная составляю5 щая тока замыкания зависит от состояния изоляции системы, и тем больше, чем «уже изоляция. В таких условиях компенсация активного тока необходима.
В предлагаемом устройстве с целью улуч10 шения условий электробезопасности, тиристоры включены последовательно с реле на фазные по отношению к нейтрали источника напряжения системы, а конденсаторы — через нормально открытые контакты указанных реле на фазные по отношению к земле напряжения. Такое включение элементов системы позволяет создать на время протекания тока однофазного замыкания такого типа искусственную несимметрию проводимости системы на землю, которая вызвала бы токи утечки, находящиеся в противофазе с некомпенсированными активными токами.
Искусственная несимметрия проводимостей системы на землю создается за счет образования емкостной несимметрии в фазе, отстающей по вращению векторов от поврежденной фазы. Дополнительное емкостное сопротивление, включенное в отстающую (по сравнению с поврежденной) фазу, вызывает зп токи утечки, которые находятся в противо412651
la = — 1а, !
20
1з — 1э, ; 1с
Ca aC, + C,, осталась фазе с активным током замыкания поврежденной фазы.
На фиг. 1 дана векторная диаграмма системы с изолированной нейтралью в режиме однофазного замыкания фазы А; на фиг. 2— то же, с введением дополнительного конденсатора С,.„,; »а фиг. 3 — схема устройства для компенсации активного тока однофазного замыкания в системах с компенсированной нейтралью; на фиг. 4 — диаграмма работы формирователя импульсов переменного напряжения, собранного по схеме с оощим эмиттером.
На чертежах приняты следующие обозначения:
11А, UII, Uc — фазные напряжения системы до однофазного замыкания;
<.,1в, U с — напряже»ия неповрежденных фаз В п С по отношению к зе-;Iле после однофазного замыкания фазы Л;
1в, I c — токи утечек неповрежденных фаз В и С под действием напряжений соответственно Ув и
Uc, 1,-,— полный ток однофазного металлического замыл<анпя фазы Л, равный геометрической сумме токов 1в и lс, взятой с обратным знаком;
1:, 1, — соответственно активная и емкостная составляющая тока I„
При построении векторной диаграммы токи утечки неповрежденных фаз 1в и I сприняты активно-емкостными, поэтому углы между векторами Ус и Ic, а также между Ов II lв меньше 90 . В результате и суммарный пол»ый ток замыкания 13 как видно из построения на фиг. 1, будет активно-емкостным, т. е. и р и ч е м у гo JI <<1 5 I e >K II Y To K o AI 1,, » ф а 3 11 ы м п 3пряжением У,1 меньше 90 . При последующем переводе системы из режима изолированной нейтрали в режим компенсированной пейтрали «нейтрализуется» только емкостная составляющая Ic полного тока I;, а его активная составляющая 1., остается в системе некомпенсированной.
СКОМПЕНСИРОВатЬ СОСтаВЛЯ1ОЩУЮ I a, тОКа
1., можно, включив конденсатор в следчощло по вращению векторов за повре>кдепной фазу. В нашем случае, при чередовании фаз
Л вЂ”  — С и при замыкании фазы . 1 конденсатор необходимо ввести в фазу В. За счет дополнительного конденсатора С, (см. фиг. 2) емкость фазы В возросла и стала p3Biio!I
B то время как емкость фазы С пре>к»ей:
С, =--С...;
Следовательно, II ток 1в)1
С )
Ток замыкания !., как видно пз фиг. 2, теперь опережает свое фазное напряжение У1 на угол а. больший 90, и равен
Сравнивая фиг. 1 п 2, можно видеть, что активные токи Ia, и 1», находятся в противофазе. Зная величину некомпенсированного активного ТоК3 1„, IO>KIIO аналитически определить величину дополнительного конденсатора
С„необходимого для создания тока I, чтобы
Дополнительный конденсатор вводится в отстающую по отношению к поврежденной фазу. При определении поврежденной фазы в предлагаемом устройстве используется свойство напряжения нулевой последовательности принимать полярность напряжения повре>кденной фазы, т. е. Uo — — Uë — прп замыкании фазы Л; Uo с/в — при замыкании фазы В;
Uz — — Uc — при замыкании фазы С.
В предлагаемом устройстве сопоставление этих двух напряжений осуществляется при помощи тиристора. При этом напряжение поврежде»ной фазы принимается в качестве анодного напряжения, а напряжение нулевой последовательности — в качестве управляющего.,Поскольку в режиме однофазного замыкания может оказаться любая из трех фаз, то управляющее»апряжепие подается»а все три тиристора, каждый из которых включен
»а свое фазпое напряжение. При этом управляющее напряжение тпристоров U0 отстраивается от времени действия f c предыдущей фазы и от времени действия 1в отстающей фазы п формируется в виде узкого импульса, сипхрон»ого с амплитудой фазпого»апря>кенпя поврежденной фазы.
Устройство для компенсации актив»ого тока однофазного замыкания в системах с компенсирова»»ой нейтралью состоит из трансформатора 1, питающего схему, первичная обмотка которого одновременно является и фильтром напряжений нулевой последователь»ост11 (». п.) Выход фильтра папря>келий». п. через формирователь импульсов 2 соедппе» с землей (корпусом). Выход формирователя импульсов соединен с управляющими электродами тпристоров 8, включен»ы . во вторичную оомотку трансформатора 1 последователы1о с реле 4, б, 6. Через нормально-открытые контакты этих реле в систему включены конденсаторы 7, причем в фазе Л включен контакт реле 4, катушка которого установлена в предшествующей фазе С, в фазе
 — ко»такт от реле б, катушка которого установлена в фазу Л, а в фазе С вЂ” контакт
pe,1e ?,,K3TI III J<3 1<оторого вклIочена B фазу В.
Такое включение реле в систему обеспеч»вает подключение конденсатооа 7 в следующую за
1 поврежденной фаз . Сраоатывание реле в
412651
Up= UA
1 поврежденной фазе достигается за счет раооты формирователя импульсов напряжения н. п.
Формирователь импульсов н. п. состоит из четырехкаскадного усилителя переменного напряжения н. п., собранного по схеме с оощим эмиттером. При отсутствии входного сигнала с фильтра напряжений н.п. открыты транзисторы Т, и Т,. Конденсатор С, шунтирован эмиттерно-коллекторным переходом и транзистор Т, закрыт, Лишь открытие транзистора
T может закрыть транзистор Т,. Закрытое состояние транзистора Т4 не позволяет разрядиться и конденсатору С4. При однофазном замыкании (прикосновении) появляется напряжение н. п., совпадающее IIo фазе с напряжением поврежденной фазы С диодов D на эмиттерно-базовый переход триода Т, поступает запирающий сигнал положительной полуволны Up. Транзистор Т, закрывается на полуперноде, за это время заряжается конденсатор С2, пробивает стабилитрон С, и открывает транзистор Т2. С открытием транзистора Т> кратковременно, на время заряда конденсатора Сз, закрывается транзистор Т,, который и формирует импульс на открытие транзистора Т4. Последний также кратковременно открывается, и за это время конденсатор С, мгновенно разряжается по цепи: корпус Т4, С4, управляющие электроды тиристоров 8, катоды тиристоров, корпус. При этом открывается тот пз трех тиристоров, в анодной цепи которого в данный момент действует положительная полуволна фазного напряжения, то-есть тиристор поврежденной фазы. Например, при замыкании фазы А:
5 открывается тиристор фазы А, получает питание обмотка реле 6, которая замыкает свои
ip нормально-открытые контакты в цепи конденсатора, включенного в фазу В.
Переменный резистор R, предназначен для перемещения импульса в пределах средних бО положительной полуволны Up путем
15 изменения постоянной времени заряда конденсатора С2.
Предмет изобретения
20 Устройство для компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания в системах с малыми токами замыкания на землю, содержащее фильтр напряжений нулевой последовательности, тиристоры, реле и кон25 денсаторы, включенные в каждую фазу системы, отличающееся тем, что, с целью улучшения условий электробезопасности, тирпсторы включены последовательно с реле на фазные по отношению к нейтрали источника напряжения системы, а конденсаторы — через нормально открытые контакты реле на фазные по отношению к земле напряжения.
412651
ll m
Составитель Л. Корнеева
Техред Т. Курилко
Редактор О. Кунина
Корректор А. Дзесова
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»
Эаказ 1220/211 Изд. ¹ 420 Тираж 734 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, OK 35, Раушская наб., д. 4/5