Устройство для автоматической настройки дугогасящих реакторов с дискретным изменением индуктивности Советский патент 1983 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к электрическим сетям трахфазного переменного тока с компенсированной нейтралью, и может быть использовано для повышения надежности электроснабжения потребителей электрической энергии и обеспечения электробезопасности при однофазных замыканиях на землю. Известно устройство автоматического переключения ответвлений ДГР при помощи тиристорных ключевых схем, коммутируемых и управляемых системой управления, сигналы которой отражают степень расстройки: компенсации и способствуют ее :/меньшению 1

Недостатком устройства является Появление полного напряжения смещения нейтрали, равного при однофазном замыкании фазному напряжению, на лй5бом из тиристоров переключающего устройства в случае обрыва тока в нем. Поскольку даже лучшке тиристоры выдерживают в обратном . направлении напряжение не более 2,4 кВ, то при появлении на тиристоре переключающего устройства ДГР напряжения смещения нейтрали, равного фазному, он неизбежно пробивается, и вся система компенсации емкостных токов сети выходит из стро

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и выполняе мым функциям является устройство дл автоматической настройки дугогасящи реакторов ДГР с дискретным изменением индуктивности, содержащее тиристорный ключевой блок, соединенный с,секциями дугогасящего реактора, датчик напряжения нейтрали, блок управления тиристорами, соединенный с тиристорным ключевым блоком, блок регулирования и запоминания, соединенный с блоком управления тиристорами С 2 J,

Недостаток известного устройства заключается в выходе из строя тиристоров переключающего устройства при обрыве тока в них. Кроме того, устройство обладает также недостатками, связанными с использованием фазового принципа регулирования. При использовании фазового принципа для настройки ДГР в нормальном режиме необходимо, чтобы напряжение смещения нейтрали U было не менее 50,15иф, где Оф - фазное напряжение сети. Для получения такой величины к одной из фаз сети через выключатель подключает дополнительную емкость, соединенную-с землей. Это приводит к ухудшению качества напряжения и к снижению надежности сети.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматичес кой настройки дугогасящих реакторов с дискретным изменением индуктивности, содержащее тиристорный ключевой блок, соединенный с секциями дугогасящего -реактора, датчик напряжения смещения нейтрали, блок управления тиристорами, .соединенный с тиристорным.ключевым блоком, блок регулирования и запоминания, соединенный с блоком управления тиристорами , снабжено блоком определения емкостного сопротивления сети, логическим блоком, моделью дугогасящего реактора, трансформатором тока нулевой последовательности, однофазным .трансформатором напряжения дугогасящего реактора и тремя преобразователями, причем выходы трансформатора тока нулевой последовательности, однофазного трансформатора напряжения дугогасящего реактора и датчика напряжения смещения нейтрали через соответствующие преобразователи подключены к входам блока определения емкостного сопротивления сети, выход которого соединен с логическим блоком, к другому входу которого подключена модель дуго- гасящего реактора, выходы логического блока соединены с блоком управления тиристорами через блок регулирования и запоминания и непосредственно, а выход блока регулирования и запоминания соединен с моделью дугогасящего реактора.

При этом блок определения емкостного сопротивления сети содержит два делителя,инвертор, три сглаживающих фильтра и сумматор, причем к входам первого делителя через соответствующие преобразователи подключены датчик напряжения смещения нейтрали и трансформатор тока нулевой последовательности, к входам второго делителя через соответствуицие преобразователи - однофазный трансформатор напряжения дугогасящего реактора и трансформатор тока нулевой последовательности, выход первого делителя через инвертор и сглаживающий фильтр подключен к первому входу сумматора, выход второго делителя через второй сглаживающий фильтр подключен к второму входу сумматора, выход которого через третий сглаживающий фильтр соединен с логическим блоком.

На фиг, 1изображена схема устройства для автоматической настройки дугогасящего реактора с дискретным изменением индуктивности; на фиг. 2 схема подключения .тиристоров к секциям ДГР; на фиг. 3 - схема блока определения емкостного сопротивления 5 сети.

.Устройство содержит (фиг. 1| дугогйсящий реактор 1 с дискретным измегнением индуктивности, подключенный через присоединительный трансформатор 2 к трехфазной сети 3 и генерирующий индуктивный ток компенсации в точку однофазного замыкания, если оно возникает, трехфазный трансформатор 4 напряжения, служащий датчиком Нсшряжения смещения нейтрали, трансформатор 5 тока, выпсэлняющий роль датчика тока нулевой последовательности, протекающего через ДГР, однофазный трансформатор 6 напряжения, служащий датчиком падения напряжения на ДГР, тиристорный ключевой блок 7, предназначенный для коммутации секций ДГР с целью получения требуемой -величины индуктивного сопротивления, блок 8 управления тиристорами, по сигналам которого они. отпираются или запираются, не искажая кривой тока, блок 9 регулирования и запоминания, запоминающий информацию о расстройке компенсации и выдающий сигналы на .блок управления , реализующий программу коммутации секций ДГР тиристорами, блок 10 определения емкостного сопротивления сети, осуществляющий операцию определения этого сопротивления на основе информации, получаемой от трансформаторов 4 и 6 напряжения и тра нсформатора 5 тока, логический блок 11, формирующий программу коймутации секций ДГР, модель ДГР 12, управляемую сигналами от блока регулирования и запоминания,преобразователи 13 - 15, осуществляющие преобразование в сигналы постоянного тока соответственно напряжения смещения ней1рали, тока в ДГР и падения напряжения на ДГР.

Секции 16 ДГР (фиг. 2, соединенHbie друг с другом, составляют базовую обмотку, а секции 17; соединенные через спаренные тиристорные элементы 18 с секциями базовой обмотки параллельно или по схеме звезда, служат для изменения величины индуктивного сопротивления ДГР. Поскольку секции 16 (глядя сверху вниз рисунка} выполнены в ДГР, установленных в сетях, g относительным числом витков соответственно в 0,15, 0,05:, 0,025:, 0,2, а секции 17 - соответственно с 0,025, и 0,05, то, включая различные сочетания тиристорных элементов, можно получить значения индуктивного сопротивления ДГР, отличающееся от соседних значений в пределах (0,8 + 1,5)%, что позволит при любых переключениях в сети в пределах диапазона регулирования ДГР свести расстройку компенсации до величины, меньшей 5%, соответствующей квазирезонансной настройке.

Блок 10 определения емкостного сопротивления сети содержит (фиг. элемент 19 деления напряжения смещения нейтрали на ток нулевой последовательности, в результате чего получается информация о разности

1 Зшс

4Х Х

tuU индуктивного сопротивления X, ДГР

0

U

и емкостного, сопротивления сети Х. , элемент 20 деления падения напряжения на ДГР на ток нулевой последовательности, в результате чего получается информация о величине

5 XL UJL индуктивного сопротивления ДГР, инвертор 21, вход которого соединен с выходом элемента 19 деления, суммирующий I элемент 22 для получения величины емкостного сопрю0тивления сети . 1 один вход

с 3wc которого через сглаживающий 1фильтр

23 соединен с элементом 20 деления, а второй вход соединен через сглаживающий фильтр 24 с элементом

5 19 деления, сглаживающий фильтр 25, вход которого соединен с выходом суммирующего элемента 22, в выход подключен к входу логического блока 11 {фиг. 1 ).

0

Устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора с дискретным изменением индуктивности работает следующим образом.

В случае расстройки компенсации

5 в нормальном режиме в кабельной . сети напряжением 6-10 кВ имеет место смешение нейтрали порядка (1,5-21%, а в воздушных сетях и того, более. Смещение нейтрали приводит к

0 появлению напряжения в цепи нулевой последовательности сети, состоящей из последовательно соединенного индуктивного сопротивления ДГР и емкостного сопротивления трех фаз сети относительно земли. Напряжение

5 смещения нейтрали вызывает ток в цепи нулевой последовательности, который, протекая по ДГР, вызывает падение напряжения на ее индуктивном сопротивлении. Напряжение сме0щения нейтрали выделяется на трехфазной обмотке трансформатора 4 напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, падение напряжения на ДГР фиксируется однофазным транс5форматором 6 напряжения, а ток нулевой последовательности измеряется трансформа.тором 5 тока.. Сигналы постоянного тока, отражающие информацию о напряжении смещения нейтра0ли, падении напряжения на ДГР и токе в цепи нулевой последовательности, получаемые на выходах преобразователей 13 - 15, в качестве которых используются обьгчные мое-

5 товые схемы выпрямления со сглаасивающими фильтрами, поступают на блок 10 определения емкостного сопротивления сети. В блоке 10 опрвделения емкостного сопротивления сети путем деления напряжения смещения нейтрали на ток нулевой посяе довательности в элементе 191 выделяется информация о. сопротивлении цепи нулевой последовательности dX Лц- X - -5Src а путем деления падения напряжения на ДГР на ток нулевой последователь ности в элементе 20 выделяемся инфо мация об индуктивном сопротивленияи Хц . ДГР. ИнвертируяВЫХОДной сигнал элемента 19 в инверторе 21 и складывая его с выходным сиг налом элемента 20 в сумнИрукицем эле менте 22, получаем информацию о величине емкостного сопротивления сети. Фильтры 23 - 25 служат для фильтрации сигналов, несущих информацию о KI дХ и Хр, от помех с целью повышения устойчивости процесса определения этих оценок. С выхода блока 10 сигнал, несущий инфйрмацию о Х , поступает на вход логического блока 11, на второй вход гкоторо го подается сигнал с модели ДГР 12. Логический блоКлИ представляет собой дифференциальный усилитель, на выход которого включено реле. Если , н.а обоих входах блока 11 сигналы не отличаются на заданную величину, отражаю11{ую допустимую расстройку компенсации в пределах пятипроцентной зоны, то ток, протекающий по обмотке реле, недос: ато.чен для его срабатывания. Реле не срабатывает, что соответствует сигналу Нет на выходе логического блока. Этому сигналу соот ветствуют в блоке 8 нормально замкнутые контакты в цепи подачи напря жения отпирания на управляющие элек троды группы тиристоров, а в блоке 9 нормально разомкнутые контакты в цепи подачи прямоугольных импульсов от генератора на кольцевой счет чик, запоминающий программу коммута ции секций ДГР для получения нужной величины индуктивного сопротивления При срабатывании реле, что соответствует сигналу Да -на выходе логи ческого блока 11 и нар5т1ению квазир зонансной настройки контура нулевой последовательности сети, нормально замкнутые контакты реле в блоке 8 :размыкаются, отключая напряжение отпирания с Группы тиристоров, на которую оно раньше подавалось, а но мально разомкнутые контакты реле в блоке 9 замыкаются, образуя цепь подачи прямоугольных импульсов от генератора на кольцевой четырехразрядный счетчик в блоке 9. К шинам счетчика подключен дешифратор, в выходные цепи которого включены обмотки герконов, коммутирующих цепи подачи напряжения отпирания на управляющие электроды тиристо. ров и секции резйсти вной модели ДГР. Осуществляя счет,счетчик вырабатывает/различные комбинации нулей и единиц в пределах от OOQO до 1111, которые дешифрируются дешифратором и возбуждают соответствующий геркон ,кот6рь1й задает программу вкл Счения определенной группы тиристоров и соответствующую включению этой группы величину индуктивного сопротивления ДГР, моделируемого набором резисторов, включенных по схеме потенциометра, секции которых закорачивгиотся контактами герконов. Как только выходной сигнал ДГР 12 становится равным {с точностью до заданной величины расстройки ко1 шенсации ) сигналу, подаваемому на логический блок 11 от блока 10 определения ёмкостного сопротивления сети, реле логического блока Обесточивает- ся: его нормально разомкнутые в блоке 9 раэрйывают цепь подачи прямоугольных импульсов на счетчик, который ;останавливается и Зсшрминает йомЬинацию нулей, и еди-, ниц, соответствующую квазирезонансной настройке ДГР. Дешифратор блока 9 удерживае т в возбужденном состоянии соответствующий геркон, контакты которого подготавливают цепь подачи напряжения отпирания на требуемую группу тиристоров. нормально разомкнутые контакты реле логического блока 11, находящиеся в блоке 8 управления тиристорами, замкнувшись при обесточенИИ реле, подают напряжение отпирания на подготовленную возбужденным герконом группу тиристоров, которые, открывшись,коммутируют секции ДГР таким образом, чтобы ее сопротивление сташо соответству- ющим квазирезонансной настройке, з аданной моделью ДГР .12. При этом состояние модели также запоминается. Устройство для автоматической настройки дугогасящегр реактора .с дискретным изменением индуктивности в состоянии отработки программы коммутации тиристоров, заданной остановившимся счетчиком блока 9 регулирования и запоминания и реализуемой |ВозЬужденным; герконом, находится до тех пор,пока не происходит переключение в электрической -компенсируемой сети, которое приводит к изменению емкостного.сопротивления ее контура нулевой последовательности на величину, выводящую контур из состояния квазирезонансной настройки. При нарушении квазирезонансной настройки контура нулевой последовательности логический блок 11 опять включает счетчик блока 9, отключает тиристоры

и начинает поиск программы их коммутации, реализукицей новый кваэирезонансннй режим.

Диапазон регулирования тока компенсации данным устройством равен 20%, что вполне удовлетворяет требованиям эксплуатации компенсированHbDC электрических сетей, поскольку в результате как однофазных замыканий на землю/ так и многофазных коротких замыканий в сетях одновременно не выходят более 20% линий. Более того, поскольку на узловых подетайциях обычно устанавливают по два ДГР, то, реализуя каждый

из них на 20%, можно достичь; iдиапазона регулирования в 40%.Если же один ДГР оставить переключаемым механическим переключателем в том варианте, который используется в настоящее время, и переключать его только после крупных аварий или введения нескольких новых линий, а ква зирезонансную настройку обеспечи,вать вторым ДГР, дополнительным предлагаемым устройством, то можно :получить любые значения тока.компенсации, требующиеся как по условиям (Нормального, так и аварийного ре.жимов компенсированной сети.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ДУГОГАХ ЯЩИХ РЕАКТОРОВ С ДИСКРЕТ«1Г 1М ИЗМЕНЕНИЕМ ИНДУКТИВНОСТИ, содержащее тиристорный ключевой блок, .соединенный с секциями лугогасяадего реакт;рра,датчик jianpHжения смещения нейтрали, блок управгления тиристорами, соединенный с тиристорным ключевым блоком, блок регулирования и запоминания, соединенный с блоком управления тиристорами, от л и ч а ю щ ё е с я тем что с целью повышения надежности устройства и расширения функционаяьр ных возможностей, оно снабжено блоком определения емкостного сопротивления сети, логическим блоком, моделью дугогасяадего реакторга, трансг форматором тока нулевой последова- тельности, однофазным трансформатором напряжения дугогасящего реактора и тремя преобразователя., причин выходы трансформатора тока нулевой последовательности, однофазного трансформатора напряжения- дугогасящего реактора и датчика напряжения смещения нейтрали через соотвётствующие преобразователи подключены к входам блока определения емкостнего сопротивления сети выхрд которого соединен логическим блоком, к другому входу которого подклйчена модель дугогасящего реактора, ,выходы логического блока соединены с блоком управления тиристорами через блок регулирования изапомииания и непосредственно, .а выход . блока регулирования и запоминания соединен с моделью дугргасямёгр реактора. 2. Устройство поп, 1, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что блок определения емкоетного сопротивления сети содержит два делителя, инвертор, три сглаживгиопих фильтра rf сумматор,, причем к входам первого делителя через соответствующие пре-, образователи подключены датчик haпряжения смещения нейтрали и трансформатор тока нулевой последователькости, к входам второго делителя через соответствующие преобразователи - однофазный трансформатор напряжения дугогасящего реактора и трансформатор тока нулевой последователь нос ти, выход пбрвого делителя через инвертор и сглаживаюноий фильтр подключен к первому входу сумматора, выход второго делителя через второй сглаживающий фильтр подключен к второму входу сумматора, выход которого через третий сглгикивакшщй фильтр сое динен с логическим блоком.