Устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора в режиме однофазного замыкания на землю в сети Советский патент 1988 года по МПК H02J3/18 H02H9/08 

S

(Л

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электрических сетях для автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю. Целью изобретения является повьшение надежности. Цель достигается за счет определения характера расстройки компенсации при первом дуговом пробое на землю изоляции сети. Эта инфор

со а

vj

о со о

мация сохраняется в RS-триггере 12 до достижения системой регулирования резонансной настройки. В режиме перемежающегося дугового замыкания потери информации не происходит, т.к напряжение нейтрали и остаточное напряжение поврежденной фазы преобразуются в последовательность прямоугольных Импульсов, следующих один за другим через каждые 360. Работу

устройства в режиме устойчивого одно1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электрических цепях для автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы процесса формирования сигналов управления.

Устройство содержит присоединительный трансформатор 1, дугогася- щий реактор 2, емкости 3 фаз сети относительно земли, трансформатор 4 напряжения, блок 5 выбора поврежденной фазы, фильтр 6 низкой и частоты, фазовый корректор 7, двухполупериод- ный выпрямитель 8, пороговые элементы 9-11, асинхронный RS-триггер 12, логический элемент НЕ 13, усилитель- ограничитель 14, преобразователь 15 импульсов, блок 16 формирования коротких импульсов по переднему фронту входного сигнала, логический элемент ЗИ 17, логические элементы 2И 18 и 19, асинхронные RS-триггеры 20 и 21 с разрешающим V-входом, исполнительный орган 22,

Трансформатор 4 напряжения вторичной обмоткой, соединенной в звезду, подключен к выходу блока 5 выбора поврежденной фазы. Последний состоит из трех реле минимального напряжения, включенных на три фазы относительно земли и предназначенных для выбора поврежденной фазы и отключения сигнала при отсутствии замыкания на землю. Выход блока 5 по67096

фазного замыкания на землю и при перемежающихся дуговых замыканиях позволяеют обеспечить блок 5 выбора, поврежденной фазы, пороговые элементы 9-11, логический элемент 13, преобразователь 15 импульсов, блок 16 формирования коротких импульсов по переднему фронту входного сигнала, логический элемент ЗИ 17, асинхронные RS-триггеры с разрешающим V-BXO- дом 20 и 21, 2 ил.

0

Г

0

5

0

5

ключен к входу фильтра 6 низкой частоты, который предназначен для выделения основной гармоники сети из напряжения поврежденной фазы.

Вторичная обмотка трансформатора 4 напряжения, соединенная в разомкнутый треугольник, включена на вход фазового корректора 7, с помощью которого устраняется погрешность настройки дугогасящего реактора от фазовых погрешностей в трансформаторе 4 и фильтре 6 нижкой частоты. Выход фазового корректора 7 через двух- полупериодный выпрямитель 8 подключен к выходу первого порогового элемента 8. Входы второго и третьего пороговых элементов 10 и 11 соединены с выходом фазового корректора 7, а их выходы подключены соответственно к динамическим R-входу и S-входу триггера 12. Выход фильтра 6 низкой частоты через усилитель-ограричитель и преобразователь 15 импульсов соединен с входом блока 16 формирования коротких прямоугольных импульсов.

Сигнал с выхода порогового элемента 9 поступает на первый вход логического элемента ЗИ 17. Второй вход этого элемента соединен с выходом RC- -триггера 12. Первые входы логических элементов 2И 18 и 19 подключены соответственно к выходу второго порогового элемента 10 и через элемент НЕ к выходу третьего порогового элемента 11. Выход блока 16 подключен к третьему входу логического элемента ЗИ 17 и вторым входом логических элементов 2И 18 и 19, выход которых соединен с динамическими R-входами

J

соответственно RS-триггеров 20 и 21 На динамические S-входы этих триггеров поступают сигналы с выхода элемента ЗИ 17. Выход RS-триггеров 20 и подключен к входам исполнительного органа 22, который изменяет индуктивность дугогасящего реактора. Для исключения одновременного появления сигналов на выходе RS-триггеров 20 и 21 выход RS-триггера 20 содинен с инверсным V-входом RS-триггера 21, а выход RS-триггера 21 - с инверсным -У-входом RS-триггера 20

Устройство работает следующим сб разом.

При металлическом или устойчивом дуговом замыкании фазы на землю напряжение этой фазы относительно земли снижается, что приводит к срабатыванию одного из реле блока 5 выбора поврежденной фазы. На его выходе появляется напряжение поврежденной фазы, из которого фильтр 6 вьщеляет основную гармонику напряжения U .,,. Это напряжение посредством усилителя-ограничителя 14, преобразователя 15 и блока формирования коротких импульсов преобразуется в единичные импульсы напряжения Ug, следующие друг за другом через кажде 360°, Пр этом они формируются при прохождени напряжения U через нуль.

Одновременно на входы пороговых элементов 9-11 поступает напряжение найтрали , которое соответствующими элементами преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов Uj- и. Импульсы и2 располагаются симметрично относитель точки перехода напряжения Ui,, через нуль. При этом моменты формирования переднего и заднего фронтов этих импульсов (фиг.2) определяются соотношением

и, и„.

где и - выпрямленное напряжение;

опорное напряжение первого

%порогового элемента 9. Импульсы напряжений U и U

фор

мируются соответственно при равенстве напряжений U . д -U U , где опорные напряжения пороговых элементов 10 и 11. Напряжение и,- и и, поступают на динамические R и S-входы RS-триггера 12. На его выходе формируются прямоугольные импульсы Uj длительностью, оп

иг возределяемой сдвигом во времени между передними фронтами входных сигналов. Следовательно, пороговые элементы 10 и 11 совместно с RS-тригге- ром 12 формируют следующие друг за другом через 360 единичные импульсы, расположение которых относительно точки пересечения нулевого уровня зависит от напряжений U

Если в указанном режиме сети никла недокомпенсация, то напряжение Цф опережает по фазе напряжение и , и в момент времени t на

5 входах элемента 2И 19 появляются два сигнала 1 U и Ug, совпадающие во времени. В результате на динамический вход RS-триггера 21 поступает единичный импульс, который переключает его в состояние 1. Напряжение на выходе RS-триггера 21 включает исполнительный орган 22, который увеличивает ток дугогасящего реактора до тех пор, пока напряже5 ние Цф поврежденной фазы совпадет па фазе с напряжением U нейтрали.

В момент времени t фазовый сдвиг между напряжениями U и U равен нулю, что соответствует резонанс0

30

35

40

45

50

НОИ настройке реактора. В этот момент времени импульс напряжения Uj с выхода блока 16 совпадает во времени с импульсами напряжений U и Uj на выходе соответственно блоков 9 и 12, и на выходе логического элемен-. та ЗИ 17 сформируется единичный импульс, который устанавливает RS-триггер 21 в состояние О.-Напряжение на входе исполнительного органа исчезает. Однако вследствие инерционности останов исполнительного органа происходит с запаздыванием и система регулирования возвращается в устойчивое состояние с некоторой погрешностью относительно резонансной настройки. При этом импульс и. не выходит из зоны импульса U,.

оэ

Дпительность последнего определяется уставкой пороговых элементов 10 и 11. Таким образом, регулируя напряжения

и , можно установить

55

требуемые зоны недокомпенсации, при которых обеспечивается устойчивая работа системы автоматической компенсации при минимальной погрешности настройки.

При возникновении перекомпенсации напряжения U отстает по фазе от напряжения и, д и в момент времени t,,

происходит- совпадение во времени сигналов Uj и Uj , что приводит к появлению единичного импульса на динамическом S-входе RS-триггера 20. Этот импульс переключает RS-триг- гер 20 в состояние 1. На его выходе появляется напряжение Ug, которое рключает исполнительный орган 22, осуществляющий уменьшение тока реак- . тора до наступления резонансного положения .

В режиме перемежающегося дугового замыкания фазы на землю при первоначальном зажигании дуги угол Ч между напряжением U,, и иф„ такой же, как и при металлическом или устойчивом замыкании на землю. В этот промежуток времени формирова:н ие сигналов управления происходит аналогично рассмотренному. Например, при перекомпенсации импульсы и и Ug на входе логического элемента 2И 19 совпадают во времени. В результате происходит переключение RS-триггера 21 в единичное состояние и включение исполнительного органа дугогасящего реактора. После погасания дуги угол if в переходный.период начинает увеличиваться, вследствие чего импульс Ug перемещается по оси времени относительно импульсов Uj и Uj в направлении отставания. Поскольку угол |Не может измениться более чем на 360, то совпадение во времени импульсов и , и и и g , необходимое для изменения состояния RS-триггера 21, не произойдет. При повторном зажигании дуги состояние элементов схемы остается прежним. Управляклций сигнал с вьЬсода RS-триггера 21 исчезает при резонансе в момент времени t. Следовательно, изменение угла ц в пределах 0-360° не приводит к потере информации о режиме компенсации сети

Предлагаемое устройство обеспечивает резонансную настройку дугогасящего реактора не только при устойчивом замыкании фазы на землю, но и в режиме перемежающегося дугового замыкания. При этом ограничиваются перенапряжения до значений безопасных для изоляции электрооборудования а также значительно снижаются термическое воздействие дуги и скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе, что способствует самопогасанию дуги и восстановлению нормального режима сети. Таким образом.

1367096«

применение предлагаемого устройства .позволяет повысить надежность элект- 2|1ческих сетей с компенсированной нейтралью.

0

0

Формула изобретения

Устройство для автоматической настройки дугогасящего реактора в режиме однофазного замыкания на землю в сети, содержащее трансформатор напряжения, блок выбора поврежденной фазы, подключенный входом к вторичной обмотке трансформатора напря5 жения, соединенной в звезду, фильтр низкой частоты, подключенный входом к выходу блока выбора поврежденной фазы, и блок управления дугогасящим реактором, выход которого соединен

0 с дугогасящим реактором, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы электрической сети, оно снабжено фазовым корректором, вход которого подключен

5 к введенной вторичной обмотке трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, двухполупе- риодным выпрямителем, вход которого соединен с выходом фазового корректора, тремя пороговыми элементами, асинхронньт RS-триггером, логическим элементом НЕ, последовательно включенными усилителем-ограничителем, преобразователем импульсов и блоком формирования коротких импульсов по переднему фронту входного сигнала, логическим элементом ЗИ, двумя логическими элементами 2И, двумя асинхронными RS-триггерами с разрешающим V-входом, причем вход первого порогового элемента подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя, а выход - к первому входу элемента ЗИ, входы второго и третьего пороговых элементов подключены к выходу фазового корректора, выход второго порогового элемента соединен с первым входом первого элемента 2И и R-входом асинхронного RS-триггера, а выход третьего порогового элемента через элемент НЕ - с первым входом второго элемента 2И и S-входом асинхронного RS-триггера, выход которого подключен к второму входу элемента ЗИ, выход фильтра низкой частоты включен на вход усилителя- ограничителя, а выход блока формиро вания коротких импульсов - на вторые входы двух логических элементов

Ь

0

5

0

5

2И. и третий вход логического элемента ЗИ, выход которого соединен с R-входами двух RS-триггеров с разрешающим V-входом, S-входы этих триггеров подключены соответственно к выходу первого и второго элемен1367096 8

тов 2И, а выходы - к блоку управления дугогасящим реактором, выход первого RS-триггера подключен к V-входу второго RS-триггера, а выход второго RS-триггера - к V-входу первого RS-триггера.