Устройство для компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрической сети

Устройство для компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрической сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о >858170 (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 270379 (21) 2742018/24-07 с присоединением заявки ¹ 2742023/07 (23) Приоритет

Опубликовано 23р881.Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 2 3р 881 (51) м. к.з

Н 02 Н 9/08

Государственный «омитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 821. 318. .925(088.8) (71) Заявитель

Челябинский политехнический институт им,. Ленинского комсомола (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ТОКА ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Изобретение относится к электро- технике, в частности к области компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрических сетях.

Известны устройства компенсации емкостной и активной составля«хяих тока однофазного замыкания на эеьипо и напряжения нулевой последовательности $13 и f2).

Основными недостатками являются сложность как самих устройств, так и обеспечения точной компенсации, поскольку регулирование должно производиться одновременно по двум каналам (реактивной и активной состав- IS лянщей). Необходимо отметить то, что при возникновении однофазного замыкания на землю через место повреждения, как правило, протекает медленно затухающая апериодическая co- . 2() ставляющая, обусловленная действием компенсирующего аппарата, которая затягивает гашение заземляющей дуги и приводит к увеличении напряжений . прикосновения и шага в переходных процессах.

Кроме того, в устройствах не пре- дусмотрено автоматическое регулирование напряжения компенсации и не учтен сдвиг по фазе между трансфор- 30 мируемым напряжением и напряжением поврежденной фазы, также они не обеспечивают регулируемое восс-.ановление нормального режима работы сети.

Известно также устройство для компенсаций активной составляющей тока однофаэного замыкания на землю, содержащее последовательно соединенные трехфазный трансформатор, блок выбора напряжения (фазы) и однофаэны3 трансформатор, первичная обмотка которого подключена к нейтрали сети 31, Однако данное устройство не обеспечивает компенсацию емкостного тока замыкания íà землю и должно использоваться совместно с дугогасящими катушками.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для компенсации тока однофаэного эаьвакания на землю, содержащее источник дополнительного напряжения, дополнительный однофазный регулируемый трансформатор, блок преобразования с .дифференцирующим элементом, включенный между источником дойолнительного. напряжения и зем- лей Ñ43..

К недостаткам известного устройст" ва следует отнести наличие дополни858170 тельного однофазного регулируемого трансформатора и то, что не предусмотрено управление процессом восстановления нормального режима сети, Цель изобретения — повышение надежности электрической сети и улучшение условий злектробеэопасности. 5

Поставленная цель достигается тем, что устройство для компенсации тока однофаэного замы,;ания на землю в электрической сети, содержащее однофаэный согласующий трансформатор, трехфазный трансформатор и связанный с ним блок подключения фазы, выход которого соединен с одним иэ выводов вторичной обмотки согласующего трансформатора, первичная обмот- 15

Kci которого включена между нейтралью сети и землей, измерительный орган, первый вход которого подключен к датчику напряжения нулевой последовательности, а второй — к датчику тока, установленному в нейтрали ссти, блок выбора фазы, первый вход которого подсоединен к датчику фазных напряжений сети, а первый выход подключен к управляющему входу блока подключения, блок управления и RC-цепочки, каждая из которых состоит иэ последовательно включенных резистора и конденсатора, причем вторые выводы конденсаторов подключены к нейтрали вышеуказанного трехфазного трансформатора, которое снабжено трансформатором тока, вклЮченным между нейтралью вторичной обмотки трехфазного и вторыми выводами конденсаторов RC-цепочек, источником оперативного тока, блоком переключения, блоком времени, блоком памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления, причем источник оперативного тока подключен к дополнительной обмотке однофазного ф) согласующего трансформатора, вторые выводы резисторов RC-цепочек через блок переключения соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, вторичная обмотка трансформатора тока подключена ко второму входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом блока переключения, первый выход измерительного органа подключен к первому входу блока памяти, а второй — ко второму входу блока выбора фазы, второй выход которого соединен со вторым входом блока памяти, третьим входом блока управления и управляющим эз входом источника оперативного тока, вход блока времени подключен к третьему выходу блока выбора фазы, выход блока времени соединен с четвертым входом блока управления. 46

Кроме того, блок переключения содержит ключи, входы которых объединены и связаны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, а выходы ключей соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, Блок также содержит ключи,,входы которых объединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофаэного согласующего трансформатора, а выходы ключей соединены со вторыми выводами резисторов RC-цепочек.

На чертеже схематично представлено устройство для компенсации тока . . Трехфазный источник 1 питает

1 электрическую сеть, параметры которой относительно земли можно представить в виде набора двух емкостей и активных сопротивлений, К нейтрали трехфазного трансформатора 2 подключен однофазный согласующий трансформатор 3, благодаря которому устройство компенсации возможно выполнить на напряжении до 1000 В. К дополнительной обмотке трансформатора 3 подключен источник 4 оперативного тока, Трехфазный трансформатор 5 имеет вторичную обмотку, соединенную в

"зигзаг", тем самым учитывается сдвиг по фазе трансформируемого напряжения относительно напряжения поврежденной фазы, С трансформатором 5 соединен блок б подключения фазы, выход которого связан с одним иэ выводов вторичной обмотки однофаэного согласующего трансформатора 3. К ответвлениям (отпайкам} вторичной обмотки подсоединен блок 7 переключения, связанный с резисторами блока RC-цепочек 8.

Резисторы 9 указанных цепочек последовательно соединены с конденсаторами 10, другие выводы которых подключены через трансформатор тока к нулю вторичной обмотки трансформатора 5, Управляющий, вход блока б соединен с первым выходом блока 11 выбора фазы. один вход которого подключен к датчику 12 фаэных напряжений сети; другой — кв второму выходу измерительного органа 13. Измерительный орган

13 последовательно соединен с блоком

14 памяти и блоком 15 управления, выход которого подключен к упрагляющему входу блока 7 переключения, Второй вход блока 15 связан с вышеупомянутым трансформатором 16 тока, Второй выход блока 11 выбора фазы соединен со вторым входом блока 14 памяти, трегьим входом блока 15 управления и управляющим входом источника 4 оперативного тока, Один вход измерительного органа 13 подключен к датчику 12 напряжения нулевой последовательности, другой — к датчику

17 ToRa, установленному к нейтрали сети. Вход блока 18 времени связан с третьим выходом блока 11, а выход с четвертым входом блока 15, На чертеже схематично изображены два варианта исполнения блока переключения.

В первом варианте входы ключей объединены и связаны со вторыми вы858170

Формула изобретения водами резисторов RC-цепочек. Выходы ключей соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, Во втором варианте входы ключей объединены и подключены к ответвлеНию вторичной обмотки однофаэного со- . 5 гласующего трансформатора, выходы ключей соединены со вторыми выводами резисторов RС-цепочек.

В нормальном режиме работы в сеть вводят оперативный ток и измеряют ее емкость относительно земли, Измеренная величина емкости через блок 14 памяти подается на блок управления, который в зависимости от значения емкости определяет положение блока переключения (подключается то или иное .ответвление).

При возникновении однофазного замыкания на землю, например фазы А (связь 19) на первичной и вторичной 20 обмотках трансформатора 3 возникают напряжения нулевой последовательности, соответственно Uo„ è Uo .

Блок 11 выбора фазы обеспечивает выбор, а блок б — подключение фазы

A трансформатора 5 ко вторичной обмотке трансформатора 3. При этом напряжение Up, вторичной обмотки трехфазного трансформатора синфазно с напряжением 0, если их рассматривать по отношению к точке 20, но направле- З но встречно ему, если рассматривать замкнутую цепь, Напряжение Од > U ой по величине, поэтому оно обусловит в замкнутой цепи емкостно-активный ток, протекающий через конденсатор 10 и резистор 9. Этот ток, трансформируясь в электрическую сеть, окажется встречно направленным и компенсирует ток однафаэного замыкания на землю, При правильно выбранных параметрах кон- 40 денсатора, резистора и ус ановленной величине напряжения ток основной частоты через место замыкания протекать не будет, На период замыкания блок 11 выбора фазы блокирует рабору источника 4 оперативного тока и обеспечивает запоминание блоком 14 памяти величины емкости сети относительно земли, После ликвидации замыкания блок времени совместно с блоком управления обеспечивает управляемое восстановление напряжения поврежденной фазы, Применение предлагаемого автоматического устройства обеспечивает точную компенсацию тока однофазного замыкания на землю основной частоты, что позволяет существенно повысить надежность электрической сети, улуч- g) шить условия электробезопасности для персонала, обслуживающего электроустановки, а также позволяет упростить исполнение и экспулатацию системы компенсации в целом, 1. Устройство для компенсации тока однофазногo замыкания на землю в электрической сети, содержащее однофазный согласующий трансформатор, трехфазный трансформатор и связанный с ним блок подключения фазы, выход которого соединен с одним иэ выводов вторичной обмотки согласующего трансформатора, первичная обмотка которого включена между нейтралью сети и землей, измерительный орган, первый вход которого подключен к датчику напряжения нулевой последовательности, а второй †.к датчику тока, установленному в нейтрали сети, блок выбора фазы, первый вход которого подсоединен к датчику фаэных напряжений сети, а первый выход подключен . к управляющему входу блока подключения, блок управления и RC-цепочки, каждая иэ которых состоит из последовательно включенных резистора и конденсатора, причем вторые выводы конденсаторов подключены к нейтрали вышеуказанного трехфазного трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения условий злектробезопасности, оно снабжено трансформатором тока, включенным между нейтралью вторичной обмотки трехфазного трансформатора и вторыми выводами конденсаторов RC-цепочек, источником оперативного тока, блоком переключения, блоком времени, блоком памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления, причем источник оперативного тока подключен к .дополнительной обмотке однофазного согласующего трансформатора, вторые выводы резисторов RC-цепочек через блок переключения соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, вторичная обмотка трансформатора тока подключена ко второму входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом блока переключения, первый выход измерительного органа подключен к первому входу блока памяти, а второй — ко второму входу блока выбора фазы, второй выход которого соединен со вторым входом блока памяти, третьим входом блока управления и управляющим входом источника оперативного тока, вход блока времени подключен к третьему выходу блока выбора фазы, выход блока времени соединен с четвертым входом блока управления, 2, Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок переключения содержит ключи, входы которых объединены и связаны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, а выходы ключей соединены с ответвлениями вторичной обмотки однафаэного согласующего трансформатора, 858170

С

Ф й

Составитель В, Маслов

Редактор Г. Волкова Техред N. Голинка Корректор М. Коста

Заказ 7262/88 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю ц е е с я тем, что блок переключения содержит ключи, входы которых объединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофаэного согласукщего трансформатора, а выходы ключей соединены со вторыми выводами резисторов RC-цепочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ®

1. Вильгейм Р. и Уотерс М. Заземление нейтралй в высоковольтных системах. ГЗИ, М.-Л., 1959, с.209.

2. Музалевский A . .A. Метод глубокого снижения потенциала аварийной фазы относительно земли в электроустановках с изолированной нейтралью-.

Уголь, 1978, 9 9, с.49-51.

3. Авторское свидетельство СССР

9 559325, кл. Н 02 Н 9/08, 1975, 4. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2511063/07, 30.11.78.