Устройство для автоматического регулирования индуктивности заземляющих реакторов Советский патент 1985 года по МПК H02H9/08 

1 Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам компенсации емкостной составляющей тока замыкания на в электрических сетях с компе сированной нейтралью. Известен регулятор автоматическо настройки заземляющих реакторов, содержаи й блокирующий элемент на входе, выход которого подключен к первичной обмотке входного трансфор матора, входное устройство, включен ное на напряжение вторичной обмотки входного трансформатора, фазочувствительньй усилитель, вход которого подключен к выходу входного.устройства, а выход соединен с выходным устройством, релейный элемент, обмотка которого подключена к выходу фазочувствительного усилителя, а контакты включены в цепь переключения вторичной обмотки входного тран сформатора l . Этот регулятор осуществляет настройку заземляюпдего реактора только в нормальном режиме работы сети. При однофазном замыкании на землю он автоматически отключается и, сле довательно, не обеспечивает резонан ную настройку реактора в указанном режиме . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для автоматического регу лирования индуктивности заземляющих реакторов, содержащее вспомогательный источник, подключенный к дополнительной обмотке заземляющего реактора, трехпозиционное реле реактивной проводимости, первый вход ко topuio подключен к трансформатору тока, установленному в цепи вспомогательного источника, а второй вход к трансформатору напряжения, включе ному на напряжение этого источника, выход трехпозидаонного реле связан с входом исполнительного органа,, изменяющего индуктивность заземляющего реактора. Вспомогательный источник устройства предназначезн для создания напряжения нейтрали, необходимого для работы устройства в нормальном режи ме сети. .В качестве трехпозиционног реле применено индукционное реле направления мощности с углом максимальной чувствительности 90°t. . Недостаток реле 1аправления мощности заключается в том, что его чу 67J ствительность находится в квадратичной зависимости от величины напряжения вспомогательного источника. При использовании этого реле в качестве регулятора настройки заземдяюпщх реакторов только в нормальном режиме сети указанный недостаток не проявляется, так как напряжение вспомогательного источника неизменно и составляет по величине 10% фазного напряжения сети. Однако в режиме замыкания на землю напряжение, подаваемое в нейтраль сети от дополнительного источника дпя компенсации потенциала поврежденной фазы, равно по величине фазному напряжению сети. В этом режиме сети чуйствительность реле значительно повьшшется, что приводит к автоколебаниям в с«1стеме автоматической настройки реактора. При этом, если к качестве заземляющего реактора применяется реактор с изменяемым воздушным зазором в магнитной системе (плунжерного типа), эти колебания приводят к быстрому износу и выходу из строя механизма изменения воздушного зазора. Цель изобретения - повышение надежности работы в режиме компенсации потенциала поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю пут.ем устранения автоколебаний. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования индуктивности заземляющих реакторов, содержащее вспомогательный источник питания, подключенный к дополнительной обмотке заземляющего реактора, трансформатор тока в цепи вспомогательного источника, трансформатор напряжения, подключенный к вспомогательному источнику, введены два фазосдвигающих блока, два последовательно включенные уси.пители-ограничители, преобразователи импульсов, преобразователи, переменного тока в переменное напряжение, последовательно включенные фазовый корректор, третий усилитель-оГраничитель, третий преобразователь импульсов и блок формирования коротких импульсов по переднему фронту входного сигнала, два D -триггера, два логических элемента И, логический элемент НЕ, причем входы фазосдвигаю1Ч их блоков подключены к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а их выходы - к входам усили31телей-ограничителен, выход первого преобразователя импульсов соединен с С -входом первого D -триггера, выход второго преобразователя импульсов - через логический элемент НЕ с Э-входом второго D -триггера, с С входами обоих D -триггеров соединен выход блока формирования корот1{их импульсов, к входу преобразователя переменного тока в переменное напряжение подключена вторичная.обмотка трансформатора тока, выход которого соединен с входом фазового корректора, прямые выходы В -триггеров подключены к первым входам соответствующих логических элементов И, инверсный выход первого D -триггера подключен к второму входу другого элемента И, инверсный выход второго 3)триггера - к второму входу первого элемента И, выходы обоих логических элементов И - к исполнительному орга ну заземляющего реактора. На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы процесса формирования сигналов управления в устройстве. Устройство содержит присоединительный трансформатор 1, заземляющий реактор 2, емкость 3 фаз сети, вспомогательный источник 4, включающий в себя трансформатор 5 и блок 6 выбора фазы, трансформатор 7 тока, трансформатор 8 напряжения, фазосдвй гающие блоки 9и 10, усилители-ограничители 11 и 12, преобразователи 13 и 14 импульсов, логический элемент НЕ 15, преобразователь 16 в пере менное напряжение (трансреактор), фазовый корректор 17, последовательн включенные усилитель-ограничитель 18 преобразователь 19 импульсов и блок 20 формирования короткого импульса по переднему фронту входного сигнала, D -триггеры 21 и 22, логические элементы И 23 и 24 и исполнительный орган 25. Заземляющий реактор 2 включен меж ду нулевой точкой трансформатора 1 и землей. К дополнительной обмотке этого реактора подключен вспомогательный, источник 4, предназначенный, для создания напряжения нейтрали в нормальном режиме сети и компенса1ДШ потенциала поврежденной фазы в режиме однофазного замыкания на землю.Напряжение нейтрали в нормаль 74 ном режиме сети, необходимое для работы регулятора, снимается с отпайки трансформатора 5 и составляет 10% фазного напряжения сети. При однофазном замьжании на землю на дополнительную обмотку реактора, 2 от трансформатора 5 подается напряжение, равное фазному напряжению сети. В этом режиме сети вводимое напряжение должно быть по направлению в противофазе с фазным напряжением источника поврежденной фазы, что достигается блоком 6 выбора поврежденной фазы. В цепь дополнительного источника 4 включен трансформатор 7 тока, а на напряжение этого источника подключен трансформатор 8 напряжения. С вторичной обмотки трансформатора 8 напряжение поступает на входы фазосдвигающих блоков 9 и 10, в которых это напряжение может сдвигаться по фазе на любой угол соответственно в сторону отставания и в сторону опережения. Этим создается необходимая зона нечувствителЬ|Ности по углу между током и напряжением вспомогательного источника, позволяющая исключить автоколебания, обусловленные инерционностью системы регулирования. Выходы блокой 9 и 10 соединены соответственно с входами усилителейограничителей 11 и 12, которые предназначены для стабилизации амплитуды напряжения вспомогательного источника как в нормальном режиме сети, так и при однофазных 3aMHKaHHHk на землю. Напряжения с выхода усилителей 11 и 12 подаются на соответствующие входы преобразователей 13 и 14 импульсов, где только прямо-угольные импульсы положительной полярности выделяются. Сигнал с выхода преобразователя J 4 импульсов поступает на вход логического элемента НЕ 15. Преобразователь 16 тока, подключенный к вторичной обмотке трансформатора 7 тока, вьпгголнен в виде трансреактора, напряжение с выхода которого подается на вход фазового корректора 17. С помощью последнего устраняется погрешность настройки заземляющего реактора от фазовых погрешностей в преобразователе 16 тока, измерительных трансформаторах 7 и 8 и трансформаторе 5 вспомогательного источника. Выход фазового коррзктора 17 соединен с входом усилителя-ограничителя 18. На выходе блока 20 формируются короткие импульсы по переднему фронту входного сигнала, поступающего с выхода преоб разователя 19 импульсов. I Сигнал с выхода блока 20 поступает на С -входы триггеров 21 и 22. Вход триггера 21 соединен с выходом преобразователя 13 импульсов, а вход триггера 22 - с выходом логического элемента НЕ 15. Каждый D- триггер предназначен для фиксации на своем выходе состояния D -входа (логические О или 1) в момент прихода тактового С-импульса. Прямой выход триггера 21 подключен к первому входу логического элемента И 23, к второму входу которого подключен инверс ный выход триггера 22. Прямой выход триггера- 22 и инверсный выход триггера 21 соединены с входами логического элемента И 24. Выходы элементов И 23 и 24 подключены к входам исполнительного органа 25 заземляющего реактора 2. Исполнительный орган 25 при использовании зазе.мляющего реактора с изменяемым воздушным зазором в магнитной системе содержит электри ческий привод, коммутируемый с помощью реверсивного магнитного пуска теля . Работа устройства иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 2).- Поскольку в режиме Недокомпенсация сигнал, пропорциональный току вспомогательного источника Уц опережа ет по фазе напряжение Uj в момент времени -t триггер 22 переключится и на его прямом выходе установится сигнал логической 1, так как на его D -входе в момент времени i присутствовал сигнал логической 1 Триггер 21 останется в прежнем поло женин, так как в момент прихода так тирующего импульса на С-вход на его D -входе присутствовал сигнал логического О. В соответствии с данным положением триггеров 21 и 22, на выходе логического элемента 23 будет зафиксирован сигнал логиче кого О, на выходе элемента 24 логической 1. При этом исполнительный орган 25 будет-осуществлять регулировку тока заземляющего реактора в сторону увеличе}шя до тех пор, пока сигнал, пропорциональный току вспомогательного источника не совпадет по фазе с напряжением U, что соответствует началу зоны резонансной настроуки системы компенсации. В реальной системе ретулирования за счет инерционности исполнительного органа 25 произойдет некоторое запаздывание остановки привода. В момент времени когда формирующийся на выходе блока 20 импульс совпадает во времени с отсутствием сигналов с выходов преобразователя 13 импульсов логического элемента 15, триггер 22 переключится в кулевое состояние. Триггер 21 также останется в нулевом состоянии. Следовательно, на выходе элементов И 23 и 24 единичный сигнал исчезнет, и система регулирования займет установивщееся состояние, соответствующее резонансной настройке заземляющего реактора. При возникновении режима перекомпенсации сигнал, пропорциональный току вспомогательного источника, отстает по фазе от напряжения Uj . В момент времени Ц формирующийся на выходе блока 20 импульс, совпадающий во времени с сигналом логической 1 на выходе блока 13, установит триггер 21 в единичное состояние, а поскольку на Т -входе триггера 22 присутствует сигнал логического О, он останется в нулевом состоянии. При этом исполнительный орган 25 будет осуществлять регулировку в сторону уменьшения тока заземляющего реактора до тех пор, пока не наступит резонансной настройки заземляющего реактора. Таким образом, включение в схему предлагаемогоустройства элементов, стабилизирующих напряжение и ток вспомогательного источника в режиме однофазного замыкания на земли, и применение фазораздвигающих блоков исключает автоколебания в системе автоматического регулирования тока компенса1Д{и при высокой точности настройки заземляющего реактора. При этом повышается надежность работы реактора. Автоматическое поддержа1(ие резонансной настройки заземляющего реактора при замыкании фазы на землю обеспечивает надежное гашение заземляющей дуги устройством компенсации потенциала поврежденной фазы, что снижает аварийность в системе энергоснабжения.

f

///

///

2Z

Sr

2Z

zt

rr

&

%

УСТРОЙСТВО /ШЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ РЕАКТОРОВ, содержащее вспомогательный источник питания, подключенньв к дополнительной обмотке заземляющего реактора, трансформатор тока в цепи вспомогательного источника, трансформатор напряжения, подключенный к вспомогательному источнику, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе при использовании его в режиме компенсации потенциала поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю, оно снабжено двумя фазосдвигаюпщми блоками, двумя последовательно включенной усилителями-ограничителями, преобразователем импульсов, преобразователем переменного тока в переменное напряжение, последовательно включенными фазовым корректором, третьим усилителемограничителем, третьим преобразователем импульсов и блоком формирования коротких импульсов по переднему фронту входного сигнала, двумя . триггерами, двумя логическими элементами И, логическим элементом НЕ, причем входы фазосдвигающих блоков подключены к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а их выходы к входам усилителей-ограничителей, выход первого преобразователя импульсов соединен с D -входом первого р-триггера, выход второго преобразователя импульсов через логический элемент НЕ - с D -входом второго Б-триггера, с С-входами обоих D (Л триггеров соединен выход блока формирования коротких импульсов, к входу преобразователя переменного тока в переменное напряжение подключена вторичная обмотка трансформатора тока, выход которого соединен с входом фазового корректора,.прямые вы4:: ходы Г -триггеров подключены к пер вым входам соответствующих логических элементов И, инверсный выход первого Г-триггера подключен к втоО5 рому входу другого элемента И, а инверсный выход второго D -триггера к второму входу первого элемента И, выходы обоих логически-х элементов и подключены к исполнительному органу зазекпяющего реактора.

Фиг, /