Устройство для компенсации емкостного тока однофазного замыкания Советский патент 1986 года по МПК H02H9/08 

1зобретение относится к техническим средствам защкгы снижающим , величину тока однофазного замыкания j (0.3) на землю (корпус), в электри- i ческих системах с изолированной нейт ралью при их переводе в режим ком- ; пенсированной нейтрали и может быть применено в системах напряжением 2-35 кВ любой отрасли промышленности, а также в химической, металлургический, текстильной промьшшеннос- ти, на судах морского и речногоi промыслового и транспортного флота.

Целью изобретения является повышение электробезопасности путем повьшения быстродействия..

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - выходные диаграм1-1Ы элементов.

Устройство содержит нулевую точку 1 трехфазного источника пита- аия, комтенсирующий реактор 2 со вторичной обмоткой, блок 3 выделения абсолютной величины сигнала, пороговый блок 4, тактовый генератор 5 с частотой сети, совпадающей с частотой тока нейтрали, выполнен- ньй на операционном усилителе, генератор 6 с частотой колебания 1,. , логические элементы И-НЕ 7-9, RS - триггер 10, ждущий мультивибратор 11, выполненньй на базе операционного уси.пителя, двоичный счетчик 12, симметричные тиристоры 13, компенсиру- Ю1щ-1е емкости 14 с весами Л С, 2 а С, 4 ЬС, 8 дС и т.д. распределенная емкость сети.

Предлагаемое устройство необхо- димо дфя компенсации емкостных то- ков, возникающих при прикосновении человека, . и определяемых распределенной ешсостью кабелей и емкостных фильтров ,пдя защиты от радиопомех - инд5-т тивн1,г.1 током. В случае полной компенсации в образовавшемся, LC -контуре за счет введения дополнительных емкостей возникает явление резонанса, при этом на реакторе наблюдается пиковое значение напряясения, на несколько порядков превышающее падение напряжеш1я на реакторе при недокомпенсации или перекомпенсации. Источником информации о полной компенсации может служить -превышение напряжения, снимаемого со вторичной обмотки реактора с заданного порого- вого уровня, причем пороговый уро

вень должен быть больше уровня напряжения на вторичной обмотке при недокомпенсации, задаваемой пороговым устройством. Следовательно, интер- для регулировки компенсации .может служить время i (фиг. 2). Компенсация достигается подключением дополнительных компенсирующих емкостей величиноййС„ин коммутируемых посредством симметричньтх тиристоров, и еющих определенное время включения i

акл

время выключения i

BbtKA

Следовательно, максимальная часто3

0

5

0

5

та i

1-р

генератора 6 включения Д С

определяется временем t „.. , t

1 ,tp

T-e.i Г ВКА ВЫКЛ

недокомпенсадии за время ъ, , учитывая i , за время t, компенсация может и

ВКД 81.1 КЛ

При большой

i,

, за время t, не наступить. Дальнейшая компенсация в этом случае происходит в следующий момент времени t| . Для повьшения быстродействия в предлагаемом устройстве до порогового блока может быть подключен блок выделения аюсоблютной . величины сигнала, который позволяет повысить быстродействие устройства в два раза. Количество подключаемых компенсирующих емкостей определяется формулой С .| i С д,,- п , где максимальное количество

подключаемых емкостей.. Следователь- гдеСя,.,- емкость.

но, п

f-K

макс 4С

мин

необходимая для коьшенсации, подключаемая между нулевой точкой источника и землей (корпусом). При больших значениях Сф. п достигает очень больших значений, а следовательно, большого количества требуется и симметричных тиристоров и емкостей

&С

Мин

Для уменьшения количества

5

элементов и упрощения схемы предлагается использовать двоичный счетчик с весом каждого разряда 2 , причем выход каждого разряда подключает через соответствующие симметричные тиристоры емкости весом &Сд,„ 2 , соответствующие весу, управляющего разряда счетчика (2, подключает емкость весом 4С-2 М .

Устройство работает следующим образом,

5 Параметры реактора 2 выбираются таким образом, чтобы даже при пол- i ностью подключенных потребителях собл одалось условие 1 1 ,5. jj,,. ,

11, - ток через реактор.

где

. --.. vyr. iv.v, щий E сети с максимальной эквивалентной емкостью, поэтому при начальном включении устройства сеть может находиться только в состоянии HeAokoM- пенсации.

В случае недокомпенсации -выход порогового блока 4 находится в сос25

тоянии логической 1, которьй подает-1о мент И-НЕ 7, а соответственно и ся на вход схемы И-НЕ 7 и нА R -вход триггера 10. При формировании генератором 5 тактовых импульсов вырабатываются импульсы (1), поступающие на второй вход логического элемента И-НЕ 7, в результате чего на выходе элемента И-НЕ 7 формируются нулевые импульсы О, которые поступают на вход логического элемента И-НЕ 7 и на S -вход триггера 10, выход которого переходит в состояние 1. Э.тот сигнал поступает на вход ждущего мультивибратора 11, который фор шрует по переднему фронту этого импульса нулевой и fflyльc О - длительностью намного меньшей длительности i и 2 Данный нулевой импульс поступает на R -вход счетчика. (обнуление счетчика) 12 и на первый вход логического элемента И-НЕ 9, который блокируется на время, равное длительности импульса со ждущего мультивибратора 11. Одновременно элемент И-НЕ 8 инвертирует входной сигнал и вырабатьшает соответственно единичные импульсы, поступающие на вход И-НЕ 9, на вход которого постоянно поступают импульсы с генератора 6.

Таким образом, в момент снятия блокировки выхода схемы И-НЕ 9 на счетный С-вход счетчика 12 поступают импульсы с частотой генератора 6, при этом сигналы, вырабатываемые на выходах счетчика, поочередно включают соответствующие симметричные тиристоры 13, тем самым подключая . параллельно реактору 2 компенсирующие емкости 14 U С до наступления компенсации. При наступлении комэлемент И-НЕ 9. Вследствие чего частота с генератора 6 не поступ на вход счетчика 12, который сох няет состояние своих выходов на

блокировки. Устройство нахо ся в данном состоянии до момент недокомпенсации или перекомпенса ции. При наступлении перекомпенс ции (подключение дополнительных

20 потребителей) или недокомпенсаци (отключение потребителей) напряж на вторичной обмотке 2 падает , вследствие чего нулевые импульсы с порогового блока не поступают, а по приходу единичного импульса с генератора 5 на выходе логичес элемента И-НЕ 7 вырабатывается н левой импульс, которьп переводит триггер 10 в состояние 1. Полож тельным передним фронтом этого и пульса запускается ждущий мульти ратор 11, на выходе которого выра тьтается обнуляюирш блокиру1сяций сигнал. На выходе логического эле мента И-НЕ 8 вырабатывается разре шающий сигнал 1. По окончании длительности блокирующего сигнала со ждущего мультивибратора 11 на счетный вход счетчика 12 поступаю импульсы с частотой генератора 6 который сигналами на своих выхода поключает л С до наступления ком пенсации. Цикл работы устройств-Ш закончен.

30

35

40

45

Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность комп сации, быстродействие настройки н резонанс и технологичность в изго лении.

пенсации контур Lc настроен на резонанс, напряженна на вторичной обмотке реактора 2 резко возрастает, и превышает пороговый уровень поро- гового блока 4, вследствие чего на. выходе порогового блока 4 вырабатывается нулевой импульс, который переводит триггер )0 в состояние О и блокируется логический эле

мент И-НЕ 7, а соответственно и

элемент И-НЕ 9. Вследствие чего частота с генератора 6 не поступает на вход счетчика 12, который сохраняет состояние своих выходов на блокировки. Устройство находится в данном состоянии до момента недокомпенсации или перекомпенсации. При наступлении перекомпенсации (подключение дополнительных

потребителей) или недокомпенсации (отключение потребителей) напряжение на вторичной обмотке 2 падает , вследствие чего нулевые импульсы с порогового блока не поступают, а по приходу единичного импульса с генератора 5 на выходе логического элемента И-НЕ 7 вырабатывается нулевой импульс, которьп переводит триггер 10 в состояние 1. Положительным передним фронтом этого импульса запускается ждущий мультивибратор 11, на выходе которого выраба- тьтается обнуляюирш блокиру1сяций сигнал. На выходе логического элемента И-НЕ 8 вырабатывается разрешающий сигнал 1. По окончании длительности блокирующего сигнала со ждущего мультивибратора 11 на счетный вход счетчика 12 поступают импульсы с частотой генератора 6, который сигналами на своих выходах поключает л С до наступления компенсации. Цикл работы устройств-Ш закончен.

Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность компенсации, быстродействие настройки на резонанс и технологичность в изготовлении.

IS

Фыг.1

Иевотнаенсацая Канпенсант или аереконгян- сацик Г - 1

е/лЗ) ,

Oat

I а i I I I

и.

. лЮ

JL

,Редактор Г.Волкова

Составитель О.Наказная

Техред М.Пароцай Корректор А.Зимокосов

Заказ 8726/55Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и: открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал 1ШП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

&

Фиаг