Устройство компенсации потенциала поврежденной фазы относительно земли Советский патент 1986 года по МПК H02H9/08 

трансформатор 6. Величина этой дополнительной ЭДС устанавливается при ПОМО1ЦИ регулируемого трансформатора 10 заранее, и периодически меняется .при планируемом изменении емкости. Компенсирующие ЭДС трансформируются через компенси рзтощий трансформатор 6 в сеть в противофазе с потенциалом поврежденной фазы относительно земли за счет встречного включения первич,

Изобретение относится к области защит электрических сетей от замыканий на землю, в частности к конструкции устройств компенсации токов замыкания на землю, и может быть ис- пользовано, в первую очередь, для компенсации токов замыкания на земле и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сетях, специфика эксп- луатации которых требует повышенной надежности и безопасности работы.

Кроме того, изобретение может найти широкое применение как в промыш- ленности, так и в городких или сельс ких сетях, а также может быть использовано в высоковольтных и низковольтных сетях.

Целью изобретения является повышение надежности работы сети и сни- жение установленной мощности устройства.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства компенсации по- тенциала поврежденной фазы относительно землиJ на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений} на фиг. 3 - схема блока выбора поврежденной фазы и цепей управления выключателями.

Изобретение состоит из трехфазног присоединительного трансформатора 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Первичная обмотка 2, выполненная по схеме звезда с нулевой точкой, тремя фазами подключена к трехфазной защищаемой сети 4, а нулевая точка первичной обмотки 2 присоединительно I o трансформатора соединена с одним концом первичной обмотки 5 однофазной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора 6, а для того, чтобы Ccj, совпадало по фазе с фазой, опережающей поврежденную фазу, в цепь заземления обмотки коьшенсирую- щего трансформатора включают конденсатор 7, Назначением блока выбора поврежденной фазы является определение поврежденной фазы и включение соответствующих выключателей. 3 ил.

ного компенсирующего трансформатора 6, а другой конец обмотки 5-заземлен через конденсатор 7. Вторичная обмотка 3 присоединительного трансформатора

вьшолненная по схеме звез15

5

;20

25 зо

о ,„ -

да с нулевой точкой, нулевой точкой соединена с одним концом вторичной обмотки 8 основного однофазного компенсирующего трансформатора 6, а другой конец обмотки 8 соединен с одним концом вторичной обмотки 9 регулируемого трансформатора 10, Вторичная обмотка 3 присоединительного трансформатора 1 соединена с основной 11 и дополнительной 12 триадами выключателей, которые соединены по схеме звезда с нулевой точкой. Нулевая точка основной триады выключателей 11 соединена с одним концом первичной обмотки 13 регулируемого однофазного трансформатора 10, а другой конец обмотки 13 соединен с нулевой точкой вторичной обмотки присоединительного трансформатора 1. К сети подключен трехфазный транс(|)орматор 14 напряжения, выход которого подсоединен к блоку 15 выбора поврежденной фазы, а один выход блока 15 подсоединен к цепям травления основной триады выключателей 11, другой выход блока 15 подсоединен к цепям управления дополнительной триады 12 выключателей. Замыкание на землю в сети 4 осуществляется в точке 16.

Принцип работы устройства заключается в создании электродвижущей силы,, которая может компенсировать напряжение., возникающее между поврежденной фазой и землей. Как показали

исследования, полная комленсирующая ЭДС должна быть равна (фиг. 2):

0 +

(1)

основная комп енсирзтощая ЭДС дополнительная компенсирующая эдс;

снимается с фазы вторичной обмотки 3 трансформатора 1. показать , что

(2.)

0 IB

Физический смысл формулы (2) заключается в том, что при условии полной компенсации весь ток замыкания на землю 1д проходит по цепи нулевой последовательности,

лению Zj , и

т.е. по сопротиЬ- со здает на нем падение напряжения д,,, которому и должна быть равна дополнительная ЭДС/. Эта |„ сдвинута

фазе, а

относительно Е по

величина ее пропорциональна емкости сети. Угол сдвига Ч фазы векторакак

to, относительно о определяется

arctg

1.5Rr.

El

+ 1,

(1,5R + -1,5Хт

где

R,X,

S. r,

активное и индуктивное сопротивление компенсирущего и присоединительног трансформаторов.(они приняты одинаковыми по мощности) ;

относительные потери в изоляции сети;

сопротивление в месте за J

земления первичной обмот 5 компенсирующего трансформатора 1.

Из формулы (3) видно, что направление вектора fc не зависит от емкости сети Из этого следует, что полную компенсацию можно обеспечить регулированием только по,величине дополнительного вектора in,

В качестве ИСТОЧНИКЕ рл. может быть взята ЭДС фазы вторичной обмотки 9, опережающей поврежденную фазу как видно из векторной диаграммы на фиг. 2, но в противогазе (фиг. 2).

Как указывалось, f JoZ

- .

где

X.

X,

Ч RO

RV

о

+

Чтобы f, совпадало по фазе с фазой, опережающей поврежденную фазу.

можно увеличить RQ, но это также уве личит и величину ta Гораздо эффективнее уменьшить Хд, включив конденсатор, соответствующей величины Хр в цепь заземления обмотки компенсирующего трансформатора (фиг, 1). Ве

15

20

25

35

40

Q

личина Хг

X, Х„ определяетсяо

из условия

R,

(4)

10

f.

otg 30 .

При соблюдении условия (4) Vo- совпадает по фазе ЭДС опережающей фазы. Если теперь введем в цепь компенса- ции Р, то мы достигнем полной крм- пенсации потенциала поврежденной фа- чы и Тока в месте замыкания,на зеМлю.

I

Регулированием величины снимаемой с вторичной обмотки 9 регулируемого трансформатора 10, можно добиться минимума остаточного напряжения между поврежденной фазой и землей и тока в месте замыкания на землю при любом значении емкости сети.

. Устройство работает следующим образом.

При возникновении замыкания на земпю в одной из фаз сети срабатьша- ет блок 15 выбора поврежденной фазы и замыкает выключатели в той же фазе в основной триаде 11 выключателей, и в опережающей фазе в дополнительной триаде 12 выключателей (включенные тиристорные выключатели на фиг. 1 заштрихованы). Согласно описанному принципу работы, компенсация осуществляется за счет ввода основной ЭДС компенсации t, а также ввода до- полнительной компенсирующей ЭДС fa через компенсирующий трансформатор 6, Величина этой дополнительной ЭДС устанавливается при помощи регулируемого трансформатора 10 заранее и периодически меняется при планируемом изменении емкости сети. Возможна под- регулировка i и ъ режиме замыкания на земпю до достижения минимального уровня остаточного напряжения на поврежденной фазе.

Компенсирующие ЭДС трансформируются через компенсирующий трансформатор 6 в сеть в противофазе с потенциалом поврежденной фазы относитель- но земли за счет встречного включения первичной и вторичной обмоток основного компенсирующего трансформатора 6.

Назначением блока 15 выбора поврежденной фазы являются определение

0

5

поврежденной фазы и включение соот- . ветствующих выключателей. Принципиальная схема блока приведена на фиг. 3, Реле 17-19 напряжения под- ключены на разные.напряжения к трансформатору 14 напряжения. Контакты . 20-22 этих реле включены в цепи питания выключателей 11 и 12, Цепи Пита- 1ШЯ выключателей 11 и 12. Цепи пита- ния выключателей соединены попарно так, чтобы один выключатель из основной триады (например, 23) был соединен с выключателем из дополнительной триады (например, 24), включенным в фазе, опережающей фазу, в которой включен соответствующий выключатель из основной триады (например, 23),. Питание для выключателей 23-28 подается через контакты 29.

Блок 15 выбора поврежденной фазы работает следуюисим образом.

В нормальном режиме при отсутст- ВИИ замыкания на землю реле 17-19 . напряжения находятся под напряжением а их контакты 20-22 разомкнуты И соответственно все выключател:й не включены.

При возникновении замыкания на землю, например , в фазе А,фазное нап- ряжение этой фазы падает, реле 17 замыкает свой контакт 20 и выключатели 23 (поврежденной фазы) и 28 (опережающей фазы) включаются.

Аналогично схема работает при за мыканиях на других фазах.

В изобретении уменьшается мощност регулируемого трансформатора, а также улучшается режим работы устройства компенсации за счет использования емкостного сопротивления вместо активного.

Это обьясняется тем, что отноше

ние активного R и индуктивного УО j сопротивлений нулевой последовательности контура компенсации примерно равно 1:4 (фиг. 2). Чтобы добиться угла сС 30 необходимо либо увеличить RO , либо уменьшить Х,,-. Отношение Хд и RJJ должно быть равно

tg 30

0,58

(5)

Если yвeличитьRc,,тo R ,1 - Г

Z

о 1Ц + R2 6,99.

Если уменьшить Х, то Х;, 0,58

zl . 1,16.

Таким образом, мощность регулируемого трансформатора в случае применения емрсостного сопротивления в цеII Z o

пи заземления в п Ч

Zo

6 раз

5 , Ш 1.5 20

25

30

Q

35

45

50

55

меньше, чем в случае применения ак- тивног о сопротивления.

Использование емкостного сопротивления в цепи заземления трансформатора компенсации в шесть раз уменьшает мод;ность регулируемого трансформатора и соответственно в шесть раз уменьшается величина падения напряжения на сопротивления нулевой после- I . довательности регулируемого трансформатора. А это улучшает режим работы предлагаемого устройства компенсации „

Формула изоб ретения

Устройство компенсации потенциала поврезвдениой фазы относительно земли, содержащее трехфазный присоединительный трансформатор, компенсируюш й и регулируемый однофазные трансформаторы, основную и дополнительную триады выключателей, трансформатор напряжения, блок выбора поврежденной фазы, элемент сопротивления, причем первичная и вторичная обмотки компенсирующего трансформатора включены в противофа.зе, первичная обмотка присоединительного трансформатора., соединенная по схеме звезда, своими тремя концами присоединена к трем фазам-защищаемой сети, а нулевой точкой соединена с одним концом первичной обмотки компенсирующего трансформатора, вторичная обмотка присоединительного трансформатора, соединенная по схеме звезда, нулевой точкой соединена с одним концом вторичной обмотки компенсирующего транс- Форматора и с одним концом первичной обмотки регулируемого трансформатора, другой конец вторичной обмотки компенсирующего трансформатора соединен с одним концом вторичной обмотки регулируемого трансформатора, а выключатели основной и дополнительной триад, соединенные каждая по схеме звезда, подключены каждая своими тремя выводами к вторичной обмотке присоединительного трансформатора, нулевая точка основной триады выклтачателей соединена с другим концом вторичной обмотки регулируемого трансформатора, нулевая точка дополнительной триады выключателей соединена с другим концом первичной обмотки регулируемого трансформатора, трансформатор напряжения своими входами подключен к защищаемой сети,а выходами - к блоку выбора поврежденной фазы, выходы которого подключены к цепям

управления выключателей основной и дополнительной триад, элемент сопротивления включен между другим концом первичной обмотки компенсирующего трансформатора и землей, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности работы сети и снижения установленной мощности устройства, в качестве элемента сопротивления использован конденсатор.

ff

.2

/

f5

Изобретение относится к области защиты электрических сетей от Замыкания на землю и может быть использовано для .компенсации токов замыкания на землю и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сетях. Целью изобретения является повышение надежности работы сети и снижение установленной мощности устройства. Компенсация осуществляется за счет ввода основной ЭДС компенсации о. а также ввода дополнительной компенсирующей ЭДС ic через компенсирующий СЛ с В А

ВНИИПИ Заказ 4014/49- Тираж 612Подписное

Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.З