Способ автоматической компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления

Способ автоматической компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< 649081

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свиа-ву— (22) Заявлено 16 08.76(21) 2396305/07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/16

Н 02 т 3/18

Государственный комитет

СССР

IID делан нзооретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано25.02.79.Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 27.02.79 (53) УДК 621.316..925(088.8) В, П. Кононенко; Г, А. Леонтьев, В. Д, Оборотов изобретения и В. С. Дзюбан (71) Заявитель (54) СПОСОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ

ТОКОВ УТЕЧКИ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕИТРАЛЬЮ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение касается защиты от утечек, в частности устройств для автоматической компенсации емкостных токов утечек, и пред назначено для снижения токов утечек в шахтных электрических сетях путем автоматической компенсации их емкостной составляющей.

Известны способы автоматической компенсации емкостных токов утечек, реализованные в ряде устройств автоматической компенсации емкостных токов, в основу которых положено использование в качестве компенсирующего элемента дросселя насыщения, индуктивность которого регулируют путем автоматического изменения тока в обмотке управления в соответствии с измеряемой под напряжением фактической емкостью сети относительно земли (1) и (2).

Однако такие способы автоматической компенсации и устройства не обладают достаточным быстродействием настройки индуктивности дросселя насыщения и эффективностью снижения токов утечек.

Для повышения быстродействия регулировки индуктивности дросселя насыщения, зависящего, в частности, от индуктивности обмотки управления, вводят положительную обратную связь, глубина которой определяется не только требуемой постоянной времени регулировки дросселя и максимально допустимым током управления, но и требуемой зависимостью индуктивности рабочих обмоток дросселя от тока управления, а также эффективностью компенсации (3).

Однако введение в цепь рабочих обмоток дополнительного сопротивления обмоток по-. ложительной обратной связи значительно снижает добротность компенсирующего дросселя, а следовательно и эффективность компенсации.

Известно также, что без обратной связи добротность дросселей насыщения, в которых изменение индуктивности осуществляется за счет тока обмотки управления, ниже чем у дросселей с немагнитным зазором, в которых индуктивность изменяется за счет величины зазора или переключения отпаек дросселя.

Кроме того, дроссели насыщения требуют значительных по величине токов управления даже с положительной обратной авязью. подключен к формирователю прямоугольных импульсов, соединенному с коммутирующим блоком, включенным последовательно с компенсирующим дросселем.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления пред ложенного способа.

Устройство содержит статический компенсирующий дроссель 1, обмотка которого через коммутирующий блок 2 подключена к земле и через фильтр 3 присоединения — к сети. Ко входу коммутирующего блока 2 присоединен выход формирователя 4 прямоугольных импульсов..Вход формирователя 4, 50

Известно также устройство для автоматической компенсации емкостных токо, содержащее измеоительный генератор повышенной частоты, измеряющий емкость сети под рабочим напряжением и передающий сиг нал через многокаскадный усилитель и выпрямитель на обмотку управления компенсирующего дросселя насыщения с положи . тельной обратной связью, что позволяет получить зависимость величины индуктивности дросселя насыщения близкую к резонансному значению в диапазоне изменения емкости сети (4).

Это устройство также отличается ограниченными быстродействием и недостаточной эффективностью компенсации емкостных токов.

Целью изобретения является повышение быстродействия регулировки индуктивности ком пенсиру ющего устройства и эффективности компенсации емкостных токов утечек.

Это достигается тем, что по предложенному способу автоматической компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью путем непрерывного измерения изменяющей- ся емкости сети и автоматического регулирования эквивалентной индуктивной проводимости дросселя в резонанс с указанной емкостью дополнительно измеряют напряжение на дросселе, синхронно с указанным напряжением формируют управляющие импульсы, сдвигают импульсы по фазе на угол, з0 пропорциональный емкости сети, и подают на регулирование эквивалентной индуктивной проводимости дросселя.

Устройство для осуществления предложенного способа, содержащее компенсирующий дроссель, подключенный через первый фильтр присоединения к сети, генератор тока повышенной частоты, включенный через второй фильтр присоединения между сетью и землей, на выходе которого включен усилитель постоянного тока, подключенный сво- 40 им выходом к управляющему блоку, снабжено синхронизатором, формирователем прямоугольных импульсов и коммутирующим блоком, вход первого из которых подключен между первым фильтром присоединения и землей, а выход — через управляющии блок

4 собранного на транзисторах 5, 6, через развязывающие диоды 7 и 8 подключен к управляющему блоку 9. Управляющий блок 9 состоит из РС-цепочек 10 и 11, 12 и 13 и транзисторов 14 и 15.. Ко входу управляющего блока 9 подключен синхронизатор 16 управляющего сигнала и напряжения сети, выполненный в виде усилителя и собранный на транзисторах 17 и 18, а к КС-цепочкам 10 и ll, 12 и 13 управляющего блока 9 через усилитель 19 постоянного тока подсоединен генератор 20 тока повышенной частоты, ко тарый подключен к земле и через фильтр 21 присоединения к сети. Цепь синхронизирующего сигнала; состоящая из стабилитрона 22, к зажимам которого подключен вход синхронизатора 16, и резистора 23, присоединена между землей и обьцей точкой соединения дросселя 1 и фильтра 3 его присоединения к сети.

В положительный полупериод напряжения на дросселе 1 напряжение, снимаемое через ограничительный резистор 23 и ограниченное стабилитроном 22, прикладывается к эмиттер-базовому переходу транзистора 18 и открывает его. В результате транзистор 18 эмиттер-коллекторным переходом шунтирует вход транзистора 17 и запирает последний.

При запертом транзисторе 17 на эмиттер-базовый переход транзистора 15 управляющего блока 9 от источника постоянного оперативного тока подается напряжение положительной полярно ти, которое открывает его.

Транзистор 14 в это время оказывается запертым в результате шунтирования его эмиттер-базового перехода открытым транзистором 15. Конденсатор 10 линейно заряжается через сопротивлениее 11, а конденсатор 12 разряжается через эмиттер-коллекторный переход транзистора 15, открытого синхронизирующим сигналом, поступающим с транзистора 17.

В отрицательный полупериод напряжения на дросселе 1, напряжение, снимаемое через ограничительный резистор 23 и ограничен ое стабилитроном 22, запирает транзистор !8. В результате открывается транзистор 17, запирается транзистор 15 и открывается транзистор 14. Поэтому в отрицательный полупериод напряжения на дросселе 1 линейно заряжается конденсатор 12 через резистор 13 (транзистор 15 заперт), а конденсатор 10 разряжается через транзистор

14, открытый сигналом транзистора 18 синхронизатора 16. Напряжение на конденсаторе 10 (12) через развязывающий диод

7(8) прикладывается ко входу формирователя прямоугольных импульсов, собранного на транзисторах 5 и 6. При достижении на одном из конденсаторов напряжения, равного наппяжению открывания формирователя 4, последний открывается и находится в открытом состоянии до окончания линейно нарастающего пилообразного импульса. По

649081

Форлгуяа изобретения

5 окончании импульса формирователь 4 закрывается. Формирователь 4 формирует прямоугольные импульсы, синхронные с напряжением на дросселе 1 и сдвинутые по фазе на угол, пропорциональный емкости сети. Таким образом, начала формирования прямоугольных импульсов жестко связаны с емкостью сети.

При изменении емкости сети относительно земли изменяется напряжение на выходе усилителя !9 постоянного тока, вследствие чего изменяется крутизна пилообразного напряжения на конденсаторах 10 или 12, что приводит к изменению начала прямоугольного импульса, формируемого формирователем 4, собранным на транзисторах 5 и 6.

Прямоугольный сигнал поступает на управляющий электрод коммутирующего блока 2 переменного тока, регулируя эквивалентную индуктивную проводимость дросселя 1 в резонанс с емкостью сети.

Как видно из схемы, показанной на.чертеже, компенсацию емкостных токов утечек осуществляют путем автоматической регулировки эквивалентной индуктивной проводимости дросселя 1, непосредственно регулированием ее в цепи рабочих обмоток дросселя за счет коммутирующего блока 2. Формирование управляющих импульсов, синхронных с напряжением на дросселе, осуществляют с помощью синхронизатора 16, сдвиг по фазе на угол, пропорциональный емкости сети, — с помощью управляющего блока 9, на RC-цепочки которого через усилитель 19 постоянного тока подается напряжение генератора 20 тока повышенной частоты, а формируют прямоугольные импульсы с помощью формирователя 4.

Положительный полупериод синхронизируюшего напряжения на дросселе 1 с включенным .последовательно в его цепь коммутирующим блоком 2, которое возникает при несимметричных утечках на землю, снимается через ограничительный резистор 23 и прикладывается ко входу синхронизатора 16 (транзисторы 17, 18), ограничивающего это напряжение стабилитроном 22. Указанное напряжение строго обуславливает начальную фазу сигнала управляющего блока 9.

Напряжение, снимаемое с генератора 20 повышенной частоты через усилитель постоянного тока 19, зависит от емкости сети.

Выходное постоянное напряжение усилителя 19; пропорциональное емкости сети, прикладывается к RC-цепочкам 10 и 11, 12 и 13 управляющего блока 9, формирующего пилообразное напряжение, крутизна нарастания которого зависит от емкости сети. С увеличением емкости сети увеличивается выходное найряжение усилителя 19, вследствие чего увеличивается крутизна пилообразного напряжения на емкостях 10 или 12.

Перенесение управляющего воздействия непосредственно в рабочую цепь компенси l5 го

ЗО

4О

55 б рующего дросселя позволяет существенно повысить эффективность компенсации, так как потери в дросселе с немагнитным зазором значительно меньше потерь в дросселе насыщения, и довести быстродействие компенсирующего дросселя до одного полупериода рабочей частоты сети.

Применение предложенного способа автоматической компенсации емкостных токов утечек и устройства для его осуществления с регулированием эквивалентной индуктивной проводимости непосредственно в цепи рабочей обмотки статическ< го компенсирующего дросселя позволяет повысить быстродействие регулировки дросселя в резонанс с изменяющейся фактической емкостью сети, снизить токи утечек за счет увеличения эффективности компенсации их емкостной составляющей, что повышает уровень безопасности эксплуатации подземных электрических сетей, а также снижает вес и упрощает конструкцию и технологию изготовления компенсирующего дросселя, поскольку в статическом дросселе достаточно иметь только одну катуигку.

1. Способ автоматическоч компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью путем непрерывного измерения изменяющейся емкости сети и автоматического регулирования эквивалентной индуктивной проводимости дроссе.ля в резонанс с указанной емкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и эффективности компенсации, дополнительно измеряют напряжение на дросселе, синхронно с указанным напряжением формируют управляющие импульсы, сдвигают импульсы по фазе на угол, пропорциональный емкости сети, и подают на регулирование эквивалентной индуктивной проводимости дросселя.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее компенсирующий дроссель, подключенный через первый фильтр присоединения к сети, генератор тока повышенной частоты, включенный через второй фильтр присоединения между сетью и землей, на выходе которого вкчючен усилитель постоянного тока, подключенный своим выходом к управляющему блоку, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и эффективности компенсации, в него дополнительно введены синхронизатор, формирователь прямоугольных импульсов и коммутирующий блок, вход первого из которых подключен между первым фильтром присоединения и землей. а выход — через управляющий блок подключен к формирователю прямоугольных импульсов, соединенному с коммутирующим блоком, включенным по649081

1б

Составитель В. Костин

Техред О. Луговая Корректор Е. Дичинская

Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е. Кравцова

Заказ 571/51

7 сле/товательио с компенсирующим дросселем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 390620, кл. Н 02 Н 3/16, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 414673, кл Н 02 Н 3/16, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

М 213171, кл. Н 02 J 3/18, 1972.

5 4. Авторское свидетельство СССР

М 235162, кл. Н 02 Н 9/02, 1972.