Устройство для автоматической компенсации емкостного тока утечки

Патент 792438

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Сощиапистическик

Республик п>792438 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 070878 (21) 2652424/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано Зц1280, Бюллетень Hо48

Дата опубликования описания 30. 12 . 80 (51)М. Кл.з

Н 02 Н 3/16

Н 02 J 3/18

Государственный комитет

ССС P по делам изобретений н открытий (53) УДК 621 316 .925(088.8) (72) Авторы изобретения

В.С.Прудников, В.С.Дзюбан и А.И.Белошистов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ

ЕМКОСТНОГО ТОКА УТЕЧКИ

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим снижение емкостной составляющей токов утечки и предназначено, в основном, для повышения безопасности эксплуатации электрических сетей с изолированной нейтралью трансформатора, Известны устройства для автоматической коМпенсации емкостных токов утечки, содержащие источник питания, управляемое постоянным током компенсирующее звено, подключенное к сети через искусственную нулевую точку, и блок измерения емкости, датчик которого подключен к входу усилителя постоянного тока (11 .

Недостатком такого устройства, обеспечивающего настройку компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети, является невозможность учета состояния компенсирующего дросселя: напряжения на нем, индукции в его магнитопроводе. Это приводит к тому, что ток управления компенсирующего дросселя не зависит от его параметров и от величины сопротивления и вида утечки. Однако требуемый ток управления, необходимый для резонансной настройки компенси,рующего дросселя в зависимости от вида утечки (однофазная, двухфазная и т.д.), колеблется в широких пределах, так как величина напряжения на компенсирующем дросселе может при этом изменяться от нуля до фаэного напряжения сети. В связи с вышеизложенным эффективность компенсации емкостных токов утечки в широком диапазоне изменения активных сопротивлений недостаточно высока.

Известны устройства, содержащие систему автоматического регулирова15 ния, замкнутую на вспомогательный дроссель насыщения, включенный через систему фильтров между фазами сети и землей, в которых указанный вспомогательный дроссель настраивается

QQ в резонанс с емкостью сети на оперативной частоте током, который вводится в обмотку управления.компенсирующего дросселя, настраивая последний в резонанс с емкостью сети

25 на рабочей частоте сети (2) .

Этим устройствам присущ тот же недостаток, что и в рассмотренном выше, так как замкнутый системой автоматического регулирования не охва30 !тывается компенсирующий дроссель, 7924 38 не контролируется его состояние. Неучет напряжения на компенсирующем дросселе и индукции в его магнитопроводе приводит к существенным погрешностям при настройке компенсирующей цепи при различных видах и величинах сопротивления утечки.

Указанные недостатки устранены в устройстве автокомпенсации, взятом в качестве прототипа, содержащем источник питания, управляемое усилителем постоянного тока компенсирующее звено, подключенное к сети через искусственную нулевую точку, на магнитопроводах которого раг.â€” положены рабочие, управляющие и измерительные обмотки, блок измерения индуктивности указанного компенсирующего звена и емкости сети, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока. В таком устройстве измерение емкости сети Щ и эквивалентной индуктивности компенсирующего дросселя осуществляется с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного дросселя тока оперативного источника, а настройка компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте производится замкнутой на компенсирующий дроссель системой автоматического регулирования, которая отрабатывает сигнал рассогласования изменения индуктивности компенсирующей цепи, т.е. при настройке компенсирующей цепи учитывается состояние компенсирующего дросселя. В связи с этим точность настройки оказывается достаточно высокой j3g.

Однако известное устройство обладает другими недостатками, которые заключаются в следующем. Для настройки компенсирующей цепи ток оператив- 0 ного источника накладывается на емкость сети на рабочие и на измерительные с бмотки компенсирующего дросселя. При этом преобладание индуктивного и емкостного характера опе- 45 ративного тока определяет работу датчика настройки вЂ” фаэочувствительного детектора. Наложение тока оперативного источника и на рабочие, и на измерительные обмотки приводит к тому, что ток управления фазочувствительного детектора определяется не только емкостью сети и индуктивностью измерительной обмотки компенсирующего дросселя, но и индуктивностью рабочих его обмоток. Кроме того, электрическая связь между измерительными и рабочими обмотками дросселя обуславливают необходимость дополнительных мероприятий для исключения влияния напряжения смещения 60 нейтрали промышленной частоты на работу системы автоматического регулирования и уменьшения влияния изменения индуктивности рабочих обмоток на индуктивность измерительных об- 65 моток. Такими мероприятиями служит включение в цепь измерительных обмоток дополнительного дросселя с воздушным зазором и фильтра присоединения их к "Земле". Однако такое техническое решение наряду с усложнением устройств компенсации не позволяет получить стабильные характеристики настройки цепи компенсации.

Это вызвано тем, что параметры дросселей, особенно с регулируемым воздушным зазором, имеют, как правило, значительный разброс, которые изменяются как при изготовлении (штамповка, термообработка магнитопроводов), так и в процессе эксплуатации (колебание напряжения в сети, строение, механические воздействия). Если изменения параметров при изготовлении могут быть учтены индивидуальной настройкой устройств компенсации, то изменения параметров в процессе эксплуатации учесть не представляется возможным. Этот недостаток особенно проявляется при настройке цепи компенсации укаэанного устройства, так как условием настройки в резонанс с емкостью сетки на промышленной частоте со индуктивности (. р рабочих обмоток компенсирующего дросселя является настройка индуктивности L„ измерительных обмоток в резонанс с емкостью сети на частоте î оперативного источL*p 4U а ника (вЂ” = вЂ” 7) . H результате этого иЪ о даже небольшая расстройка индуктивности в цепи измерительных обмоток приводит к существенным погрешностям в настройке компенсирующего дросселя.

Целью изобретения является повышение точности компенсации емкостных токов утечки.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для компенсацли емкостного тока утечки, содержащем подключенное к сети через присоединительный трансформатор компенсирующее звено, на магнитопроводах которого расположены измерительные обмотки и обмотки управления, соединенные через усилитель постоянного тока с выходом органа сравнения, генератор оперативного тока, выход которого соединен с входом органа сравнения, измерительные обмотки компенсирующего звена и присоединительный трансформатор генератора оперативного тока подключены к первому входу органа сравнения, генератор оперативного тока через выходной трансформатор и присоединительный фильтр подключен к сети, причем вторичная обмотка выходного трансформатора подключена ко второму входу органа сравнения, выполненному по схеме сравнения токов.

792438

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство состоит из компенсирующего звена, содержащего присоединительный дроссель-трансформатор

1 и компенсирующий дроссель, на маг5 нитопроводах которого расположены рабочие 2, 3, 4, 5, управляющие 6, 7 и измерительные 8, 9 обмотки, и блока измерения емкости сети и индуктивности указанного компенсирующего звена.

Блок измерения выполнен на генераторе оперативного тока 10, нагрузкой которого является цепь измерения емкости сети, состоящая из присоединительного емкостного фильтра

11, емкости фаз сети относительно земли 12, конденсатора 13 и выходного трансформатора 14, и цепь измерения индуктивности компенсирую- 20 щего звена, состоящая из последовательно включенных измерительных обмоток 8, 9 и присоединительного трансформатора 15.

Выходной трансформатор 14 и при- 25 соединительный трансформатор 15 через схему сравнения токов, выполненную на транзисторе 16, подключены к транзисторному усилителю постоянного тока 17, нагрузкой которого являются обмотки управления

6, 7 компенсирующего дросселя.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал, снимаемый с нагрузки генератора оперативного тока 10,поступает на колебательный контур, одним из элементов которого является емкость сети 12, и на измерительные обмотки 8, 9 компенсирующего дросселя. 40

При изменении емкости сети от нулевого до максимально возможного значения сигнал, снимаемый с выходного трансформатора 14, изменяется. Величина этого сигнала зависит от степени рассогласования частоты собственных колебаний. контура, образованного емкостью сети 12, присоединительным емкостным фильтром

11, конденсатором 13.и выходным трансформатором 14, и частоты наложенного на него напряжения. Для получения однозначной зависимости; сигнала, снимаемого с выходного трансформатора 14, частоту автогенератора выбирают не превышающей ча,стоты собственных колебаний вышеуказанного контура при максимально возможной емкости сети (используется восходящая ветвь резонансной кривой). Поэтому при приближении частоты собственных колебаний упомянутого контура при увеличении емкосТН сети 12 и частоты автоколебаний генератора 10 амплитуда снимаемого с выходного органа сигнала растет.

Ток, пропорциональный указанному сигналу, и ток в цепи измерительных обмоток 8, 9 поступает на схему сравнения, выполненную на транзисторе 16.

Сигнал рассогласования указанных токов управляет током подмагничивания компенсирующего дросселя в

его обмотках управления 6, 7 с помощью релейного усилителя 17. При появлении сигнала рассогласования, например, из-за увеличения емкости сети> релейный усилитель замыкает цепь постоянного тока в обмотках управления. В результате чего обеспечивается подмагничивание магнитопровода дросселя, и индуктивность его рабочих обмоток 2, 3, 4, 5 уменьшается. Вследствие этого ток в измерительных обмотках дросселя увеличивается до тех пор, пока не достигнет тока, пропорционального сигналу, снимаемого с элемента контура, являющегося функцией измеряемой емкости сети. Сигнал рассогласования в этом случае становится равным нулю и релейный усилитель

17 разрывает цепь тока в обмотках управления 6, 7. В результате индуктивность компенсирующего дросселя увеличивается, а следовательно, ток в измерительных обмотках уменьшается. При этом на выходе схемы сравнения токов появляется сигнал рассогласования, приводящий цепь постоянного тока в обмотках управления в состояние проводимости. Цикл повторяется. Таким образом, условием резонанснбй настройки с емкостью сети 12 цепи компенсации, состоящей из рабочих обмоток 2, 3, 4, 5 дросселя и присоединительного дроссель-трансформатора 1, является равенство тока, пропорционального сигналу, являющегося функцией емкости сети, и тока, пропорционального индуктивности измерительных обмоток.

Электрическое разделение цепи измерения емкости сети и индуктивности компенсирующего дросселя позволяет значительно упростить устройство, так в нем отсутствуют специальные функциональные узлы для устранения влияния напряжения смещения нейтрали промышленной частоты на работу автоматического регулирования и уменьшения влияния изменения индуктивности рабочих обмоток на параметры измерительных обмоток. При этом измерение емкости сети осуществляется достаточно точно, и сигнал, являющийся функцией измеряемой емкости, при внесении в контур активных проводимостей изоляции в широком диапазоне их изменения практически остается неизменным. Это объясняется тем, что внесение в контур активных прово792438 .

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9592/57 Тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 димостей изоляции сети не оказывает существенного влияния на его доброт ность

В то же время цепь измерения индуктивности учитывает состояние дросселя: напряжение на дросселе, индукцию в его магнитопроводе. Это обу словлено тем, что требуемый ток управления для изменения индуктивности рабочих обмоток зависит от вида и величины активной утечки в сети, а следовательно, и от напряжения на дросселе. В силу чего изменение индуктивности измерительных обмоток при различных видах утечки учитывается и автоматически вводится .в систему отработки рассогласования.

Таким образом, предложенное устройство для автокомпенсации емкостных токов утечки свободно от недостатков известных устройств аналогичного назначения и позволяет упростить и повысить эффективность компенсации емкостной составляющей токов утечки в сетях с изолированной нейтралью трансфбрматора.

Устройство для автоматической компенсации емкостного тока утечки, содержащее подключенное к сети через присоединительный трансформатор компенсирующее звено, на магнитопроводах которого расположены измерительные обмотки и обмотки управления, соединенные через усилитель постоянного тока с выходом органа сравнения, генератор оперативного тока, выход которого соединен с входом органа сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации, измерительные обмотки компенсирующего звена и присоединительный трансформатор генератора оперативного тока подключены к пер15 вому входу органа сравнения генера1 тор оперативного тока через выходной трансформатор и присоединительный емкостной фильтр подключен к сети, причем вторичная обмотка выходного трансформатора подключена ко

20 второму входу органа сравнения, выполненного по схеме сравнения токов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 493857, кл. Н 02 J 3/18, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 235162, кл. Н 02 Н 9/02, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 390620, кл. Н 02 Н 3/16, 1973.