Устройство для защиты конденсаторной батареи Советский патент 1988 года по МПК H02H7/16 

вый и второй элементы 18 и 19 време- 30 от сети 4 выключателем 3.

ни о задержкой на срабатывание, счет- Устройство работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный току (i) между нейтралями секций КБ,- с датчи- 35 ка 1 тока поступает на вход амплитудного детектора 7, к выходу которого подключены рабочий вход инерционного элемента 9, второй вход первого дифференциального реле 16 и неинвертиоднофазное напряжение прямой последо- 40 рующий вход первого сумматора 11,На

вательности относительно одной из первый вход первого дифференциально-

чик 20 импульсов, индикатор 21, дешифратор 22, логический элемент ИЛИ 23 и выходной орган 24.

Трехфазный датчик напряжения (трансформатор) 5 формирует фазные напряжения сети. Фильтр 6 напряжения прямой последовательности преобразует систему трехфазных напряжений- в

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите конденсаторных батарей, применяемых в установках компенсации реактивной мощности в сетях 10-35 кВ. Целью изобретения является повышение надежности путем улучшения чувствительности и селективности. Цель достигается введением в устройство трехфазного датчика напряжения 5, (фильтра напряжения прямой последовательности 6, двух амплитудных детекторов 7 и 8, счетчика импульсов 20 и логического элемента ИЛИ 23. В случае быстрого изменения напряжения в лкг- бой фазе сети происходит скачкообразное изменение амплитуды напряжения прямой последовательности. С помощью второго инерционного элемента 10,второго сумматора 12 и второго формирователя модуля 15 сигнал, пропорцио- /Л нальный скачку напряжения в сети,подается на второй тормозной вход второго дифференциального реле 17. 1 ил.

фаз. Амплитудные детекторы 7 и 8 формируют выходное напряжение, пропорциональное амплитуде входного сигнала. Инерционные элементы 9 и 10 при наличии на управляющем входе сигнала низкого уровня поддерживают на выходе с заданной относительно большой постоянной времени напряжение, поступавшее в предшествующем режиме на рабочий вход. При поступлении на управляющий вход сигнала высокого уровня происходит ускорение .инерционного

го реле 16 поступает сигнал с блока 13 компенсации, пропорциональный току небаланса между нейтралями, обус-

45 ловленному начальным разбросом значений емкостей в разных фазах КБ. Уставка реле 16 выбирается по условию отстройки от предельно допустиь«х эксплуатационных изменений парамет50 ров конденсаторов, составляющих батарею 2 в нормальном режиме.

элемента и его выходное напряжение

Если длительность сигнала высокого уровня на выходе реле 16 превышабез замедления устанавливается равным 55 время задержки (tj элемеита 18 напряжению на рабочем входе.. Суммато- времени, то сигнал через логический ры 11 и 12 с инвертирующим и неинвер- элемент ИЛИ 23 поступает на выход- тирующим входами формируют разность ной орган 24, производящий отключе- поступающих на его входы сигналов.

ние выключателя 3.

го реле 16 поступает сигнал с блока 13 компенсации, пропорциональный току небаланса между нейтралями, обус-

ловленному начальным разбросом значений емкостей в разных фазах КБ. Уставка реле 16 выбирается по условию отстройки от предельно допустиь«х эксплуатационных изменений параметров конденсаторов, составляющих батарею 2 в нормальном режиме.

время задержки ( времени, то сигнал элемент ИЛИ 23 пост ной орган 24, произ

ние выключателя 3.

Так как на неинвертирующий вход первого сумматора 11 сигнал поступает непосредственно с первого амплитудного детектора 7, а на инвертирующий вход - через инерционный элемент 9, то при быстром изменении входного сигнала на выходе сумматора 1I формируется напряжение, пропорциональное разности значений тока между нейтра- лями в предществующем и новом установившемся режимах. Через заданное время, определяемое постоянной времени инерционного элемента и состоянием управляющего входа, его выходное напряжение устанавливается равным напряжению, поступающему на рабочий вход. Поэтому в установившемся режиме и при медленном изменении тока

if,, обусловленном, например, темпера-2о сов, увеличивая его содержимое на турными факторами или старением элементов КБ, разностный сигнал, форми- руемьй сумматором 11, равен нулю.

Модуль выходного напряжения сумматора 11, формируемый блоком 14,преде-25 тавляет собой рабочий сигнал, который поступает на первый вход второго дифференциального реле 17. На второй вход последнего поступает тормозной

единицу, и на управляющие входы пе вого и второго инерционных элемент 9 и 10, переводя их в режим безыне ционных повторителей напряжения.Пр этом напряжения на выходах элемент 9 и 10 без замедления устанавливаю ся равными напряжениям на их рабоч входах, разность напряжений на обо входах сумматоров 11 и 12 становит

сигнал, формируемый цепочкой, состоя-JQ равной нулю и происходит возврат дифщей из последовательно соединенных трехфазного датчика 5 напряжения, фильтра 6 напряжения прямой последовательности, второго амплитудного детектора 8, второго инерционного элемента 10, второго сумматора 12 и вто рого формирователя 15 модуля.

При неизменном напряжении в сети или при его медленном изменении напряжения на входе и выходе второго инерционного элемента 10 равны,поэтому выходное напряжение второго сумматора 12, а следовательно, и тормозной сигнал равны нулю.

.-35

40

ференциального реле 17 и элемента 19 времени.

Если содержимое счетчика импульсов превышает заданное шсло, то на выходе дешифратора 22 вырабатываетр сигнал высокого уровня, поступающий через логический элемент ИЛИ 23 на выходной орган.

Одновременно новое содержимое счетчика 20 высвечивается в цифровой форме на индикаторе 21.

В нормальном режиме напряжение на выходе первого амплитудного детектора 7 пропорционально току небаланса

В случае быстрого изменения напря- ., (,« , обусловленному технологическим

жеНия в любой фазе сети происходит скачкообразное изменение гичплитуды напряжения прямой последовательности формируемой блоками 6 и 8. С помощью второго инерционного элемента 10,

и температурным разбросом значений емкостей конденсаторов, составляющих КБ 2, При этом несрабатывание первого дифференциального реле 16 обеспечивается отстройкой от максимального значения i по уставке, а второго дифференциального реле 17 - тем, что при неизменном или медленно изменяющемся значении тока небаланса рабочий сигнал, формируемый элементами 9, 11 и 14, равен нулю.

рого сумматора 12 и второго формирователя 15 модуля сигнал, пропорциональный скачку напряжения в сети,подается на второй тормозной вход второго дифференциального реле 17.

Уставка второго дифференциального реле выбирается по условию срабатывания от рабочего сигнала по первому входу, возникающего при выходе- из

строя одного конденсатс а КБ и равенстве нулю тормозного сигнала иа втором входе реле 17. Поэтому в режиме изменения напряжения в сети без повреждения конденсаторов на выходе реле 17 сохраняется сигнал низкого уровня и не происходит срабатывания счетчика 20, индикатора 21 и выходного органа 24.

В случае превьт ения разностью рабочего и тормозного сигналов заданного значения, например, при повреж;ге- кии конденсатора в одной из секций Ко 2 на выходе второго дифференциального реле 17 устанавливается сигнал высокого уровня, который через время tj задержки элемента 19 времени поступает на вход счетчиков 20 импулЬ-

сов, увеличивая его содержимое на

единицу, и на управляющие входы первого и второго инерционных элементен 9 и 10, переводя их в режим безынерционных повторителей напряжения.При этом напряжения на выходах элементов 9 и 10 без замедления устанавливаются равными напряжениям на их рабочих входах, разность напряжений на обоих входах сумматоров 11 и 12 становится

JQ равной нулю и происходит возврат диф

35

40

ференциального реле 17 и элемента 19 времени.

Если содержимое счетчика импульсов превышает заданное шсло, то на выходе дешифратора 22 вырабатываетр сигнал высокого уровня, поступающий через логический элемент ИЛИ 23 на выходной орган.

Одновременно новое содержимое счетчика 20 высвечивается в цифровой форме на индикаторе 21.

В нормальном режиме напряжение на выходе первого амплитудного детектора 7 пропорционально току небаланса

и температурным разбросом значений емкостей конденсаторов, составляющих КБ 2, При этом несрабатывание первого дифференциального реле 16 обеспечивается отстройкой от максимального значения i по уставке, а второго дифференциального реле 17 - тем, что при неизменном или медленно изменяющемся значении тока небаланса рабочий сигнал, формируемый элементами 9, 11 и 14, равен нулю.

При выходе из строя еди}шчного конденсатора в одной из секций КБ 2 с последующим отключением его встроенным предохранителем происходит быстрое изменение тока небаланса. При этом амплитудное значение установившегося тока небаланса может не превышать уставки первого дифференциального реле 16, Одновременно рабочий сигнал, пропорциональный изменению амплитуды тока поступает на первый вход второго .дифференциального реле 17. Так как при повреждении единичного конденсатора КБ напряжение сети остается неизменным, то подаваемый на второй вход реле 17 тормозной сигнал равен нулю. Поэтому разность рабочего и тормозного сигналов пре- вьшает уставку второго дифференциального реле I7 и на его выходе появляется сигнал высокого уровня. Так как

постоянная времени установления инер-20 шегося значения тока небаланса,приционного элемента 9 значительно превышает время задержки второго элемента 19 времени, сигнал высокого уровня с его выхода проходит на счетчик 20 импульсов, увеличивая его содержи- мое на единицу, и на управляющие входа обоих инерционных элементов,осуществляя их ускоренный выход в режим повторителей входных напряжений.

Содержимое счетчика 20 импульсов, представляющее собой число поврежденных конденсаторов, высвечивается на цифровом индикаторе 21 и одновременно сравнивается с уставкой дешифратора - числом поврежденных конденсаторов , при котором напряжение на оставшихся в работе конденсаторах не превышает допустимого значения.Если число поврежденных конденсаторов превышает уставку дешифратора то сиг- нал высокого уровня через логический элемент ИЛИ 23 поступает на выходной орган 24, который воздействует на выключатель 3, осуществляюш 1й отключение КБ 2 от сети 4.

Ускорение инерционных элементов служит для сокращения времени возврата схемы в исходное состояние и повышения коэффициента готовности устройства к работе.

В случае лавинообразного хараЛте- ра выхода из строя конденсаторов или при металлических и дуговых к.з. ряда уровень тока небаланса превышает уставку первого дифференциального реле 16, по каналу которого обеспечивается срабатывание выходного орга- иа 24.

0

При включении КБ под напряжение или при быстром изменении напряжения в сети в результате внешних к.з. или коммутации нагрузки, возможен крат- ковременньш бросок тока между нейтралями секций КБ, обусловленный переходными процессами в первичных и вторичных цепях защиты. Уровень этого броска может превышать уставки первого и второго дифференциального реле 16 и 17. Однако сигнал срабатывания на выходной орган 24 и счетчик 20 импульсов не проходит, так как время задержки элементов 18 и 19, времени превьопает длительность указанных переходных процессов.

При изменении напряжения в сети происходит также изменение установив5

о Q

5

5

0

5

чем указанное изменение i имеет наибольшее значение при включении и отключении КБ и при внешних трехфазных К.З., сопровождающихся снижением напряжения в сети до нуля. В этих режимах ток небаланса либо возрастает от нуля до своего установившегося значения в нормальном режиме, либо уменьшается от уровня последнего до нуля. При этом рабочий сигнал, формируемый элементами 9, 11 и 14, пропорционально изменению i о„ может превысить значение уставки второго дифференциального реле 17. Однако одновременно с помощью элементов 5, 6, 8, 10, 12 и 15 формируется тормозной сигнал, пропорционешьный изменению напряжения сети. Поэтому разность рабочего и тормозного сигналов не превышает уставку дифференциального реле 17. Если в этом режиме происходит повреждение конденсатора, то увеличение рабочего сигнала не компенсируется возрастанием тормозного сигнала, что приводит к срабатыванию второго дифференциального реле 17 и увеличению суммарного числа поврежденных конденсаторов в счетчике 20 на единицу. I,

Предлагаемое устройство предназначено для защиты КБ мощностью 10 12 Мвар на фазу в сетях 10-35 кВ и обеспечивает выявление повреждения отдельных конденсаторов. Сигнализация числа поврежденных конденсаторов дает возможность своевременно произвести их замену, предотвращая дальнейший выход из строя конденса-

торов, который может принять лавинообразный характер.

Формула изобретения

Устройство для защиты конденсаторной батареи, содержащее датчик тока неэаземленной нейтрали двух соединенных в звезду секций конденсаторной батареи, первое дифференциальное реле, к первому входу которого подключен блок компенсации, а к выходу - вход первого элемента времени с за держкой на срабатывание, индикатор и выходной орган, отличающееся тем, что, с целью повыие- ния надежности путем улучшения чувствительности и повышения селективности защиты, дополнительно введены трехфазный датчик напряжения сети,, два амплитудных детектора фильтр напряжения прямой последовательности, два инерционных элемента с рабочим и управляющим входами, два сумматора с инвертирующим и неинвертирую щим входами, два формирователя модуля, второе дифференциальное реле,второй элемент времени с задержкой на срабатывание, счетчик импульсов, де- шифратор и логический элемент ИЛИ, при этом вход первого амплитудного детектора соединен- с выходом упомянутого датчика тока, а выход - с вто- рым входом первого дифференциального реле, рабочим входом первого инерционного элеменха и неинвертирующим входом первого сумматора, инвертирую щий вход которого подключен к выходу первого инерционного элемента, а выход - к входу первого формирователя модуля, к выходу которого подключен первый вход второго дифференциального реле, вхо д фильтра напряжения прямой последовательности соединен с выхода в1 трехфазного датчика напряжения сети, а выход - с входом второго амплитудного детектора,, соединенного выходом с рабочим входом второго инерционного элемента и инвертирующим входом второго сумматора, иеинверти- руюший вход которого соединен с выходом второго инерционного элемента, а выход через второй формирователь модуля подключен к второму входу второго дифференциального реле, соединенного выходом с входом второго элемента времени с задержкой на срабатывание, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго инерционных элементов и к входу счетчика импульсов, выход которого подключен к входу индикатора непосредственно и через дешифратор к первому входу логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента времени с задержкой на срабатывание, а выход - с входом выходного органа.