Способ автоматической настройки дугогасящего реактора Советский патент 1992 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно в электрических сетях, оборудованных дискретно перестраиваемыми дугогасящими реакторами для компенсации емкостного тока замыкания на землю о режиме перемещающегося однофазного замыкания на землю во время бестоковой паузы цепи замыкания.

Известен ряд способов, используемых для автоматической настройки компенсации (АПК) емкостного тока замыкания на землю; по модели сети; по реактивной проводимости нулевой последовательности (НП) сети; по фазовым характеристикам; по экстремальным характеристикам; по частотным параметрам; по постоянной времени восстановления напряжения поврежденной фазы; по соотношению величин параметров нулевой последовательности сети.

Например, способ настройки ДГР по частотным параметрам контура НП состоит в измерении частоты свободных колебаний в контуре нулевой последовательности во

время искусственного или естественного переходного процесса. Частота этих колебаний однозначно определяет качество настройки ДГР: в случае точной настройки она равна частоте напряжения сети, при недо- компенсации она выше и при перекомпенсации - ниже, Частота свободных колебаний и степень расстройки v связаны следующим образом:

., IP « 1 1 , & .

v-1-T7-1- n:-1или

й)с -v , где со - частота напряжения сети;

wt- частота свободных колебаний;

с - емкостный ток сети;

1р - ток ДГР;

С - емкость сети;

L - индуктивность ДГР.

Недостатком всех перечисленных способов в случае использования только дискретно перестраиваемых дугогасящих реакторов (ДГР) является то. что максимальная точность настройки ограничиваСО

ется величиной ступени изменения тока реактора.

Как известно, при дуговом однофазном замыкании на землю в сети с компенсированной нейтралью дуга в месте замыкания погасает при переходе через 0. После чего о колебательном контуре, образованном емкостью сети и индуктивностью дугогася- щеи катушки происходят свободные колеба- ния и если частота этих колебаний совпадает с частотой сети, то восстановление на дуговом промежутке происходит со скоростью затухания свободных колебаний контура, т.е. достаточно медленно для вос- стзиовлония электрической прочности промежутка,

Отметим, что высокая точность настройки желательна во всех случаях и необходима, если применяется компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания на землю, т.к. при этом переходный процесс в контуре НП более продолжителен.

Кроме того, все известные в настоящее время устройства, реализующие данные способы, обладают большой задержкой распространения сигнала, т.е. временем между поступлением сигнала на вход устройства и выдачей управляющего сигнала на ДГР. В лучшем случае это время составляет единицы периодов напряжения сети, что важно если используется быстроперест- раиваемый (например, с помощью тиристоров ) ДГР, собственное время перестройки которого не превышает пол периода тока через него.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ настройки дугога- сящих реакторов, состоящей в переключении отпаек ДГР в определенные моменты периода протекающего через ДГР тока. При этом существует принципиальная возможность переключать ступени настройки каждые пол периода протекающего через ДГР тока.

Способу-прототипу присущи те же недостатки, что и другим аналогичным способам.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения дуги.

Поставленная цель достигается автоматической настройкой дугогасящего реактора, заключающийся в том, что переключают ступени настройки два раза в течение периода протекающего через дугогасящий реактор тока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения дуги, во время бестоковой паузы в цели перемежающегося однофазного замыкания на землю измеряютмгновенныезначения фазного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности, измеренные величины экстраполируют на время работы очередной по времени ступени, при этом экстраполяцию осуществляют для всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой ступени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключают на ту ступень, для

которой полученная вероятность минимальна.

Повышение эффективности гашения дуги происходит вследствие того, что в течение каждого полупериода тока в реакторе

его настройка постоянна и совпадает с одной из его ступеней, а в среднем за один или несколько периодов частота свободных колебаний в контуре НП, определяемая настройкой, может принимать значения,

промежуточные по отношению к ступеням настройки, кроме того, повышение скорости настройки объясняется тем, что выбор следующей очередной ступени настройки производится на основании анализа предыдущего полупериода тока в ДГР и время, которое проходит после внешнего воздействия (например, изменения емкости сети) до реакции на это воздействие предлагаемой системы автоматического регулирования не превышает половины длительности периода тока в ДГР, а для окончания переходного процесса регулирования необходимо еще пол периода, т.е. не более чем за 1 период тока в ДГР достигается полная

перестройка ДГР после внешнего воздействия.

Фиг.1, 2 иллюстрирует предлагаемый способ. На них приведены осциллограммы напряжения нулевой последовательности и

фазного напряжения поврежденной фазы для случая, если точная настройка лежит точно посредине между ступенями ДГР и переключение ступеней производится в моменты перехода тока в ДГР через ноль

(фиг.1) и переключение ступеней не производится в ходе переходного процесса после погасания дуги (по способу-прототипу) (фиг.2). Потерями в обоих случаях пренебрегаем. Как видно, предлагаемый способ позволяет получить значительно меньшее напряжение на поврежденной фазе (равное разности изображенных напряжений).

Фиг.З показывает структурную схему 5 устройства для осуществления предлагаемого способа, где 1 -тиристорный переключатель, 2 - контролер программируемый; 3, 4 - аналого-цифровые преобразователи; 5 - дугогасящей реактор; 6 - трансформатор напряжения.

Фиг.2 показывает, что при отключении частот напряжения свободных колебаний и напряжения НП с каждым периодом происходит накапливание фазового сдвига, при достижении 180° эти колебания будут в про- тивофазе и к поврежденной фазе будет приложено удвоенное фазное напряжение.

Предлагаемый способ позволяет избежать подобного накопления фазового сдвига и повторного зажигания дуги за счет снижения напряжения на дуговом промежутке.

Еще раз отметим, что чем длиннее переходный процесс (меньше коэффициент затухания), тем выше эффективность пред- латаемого способа. Коэффициент затухания имеет низкие значения в случае компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания на землю.

Проиллюстрировать предлагаемый спо- соб можно на таком наглядном примере: пусть необходимая нам точная настройка ДГР лежит точно посредине между двумя его ступенями, тогда если мы будем поочередно включать каждые пол периода эти две ступени, то получим длительность периода свободных колебаний в точности равную длительности периода напряжения сети, что нам и нужно. Вследствие того, что наши свободные колебания имеют форму, отлич- ную от синусоидальных, все же останется некоторое напряжение между поврежденной фазой и землей, но оно будет значительно меньше, чем в случае какой-нибудь из дискретных настроек (фиг. 1,2). Чтобы пол- учить возможность поддерживать в контуре НП колебания с любой (не только находящейся точно посредине между имеющимися дискретными ступенями регулирования) усредненной длительностью периода мож- но воспользоваться способом по формуле изобретения. В этом случае в пределе при увеличении времени, в течение которого происходит усреднение длительности периода мы можем добиться сколь угодно малой ступени его изменения или другими словами получить плавную настройку дискретно перестраиваемого ДГР.

Вообще говоря, пользоваться в данном случае понятием частота без оговорок нельзя, т.к. колебания в контуре НП не являются периодическими. Анализировать предлагаемый способ лучше всего было бы только во временной области.

Таким образом, суть предлагаемого способа управления настройкой дугогасящего реактора состоит в том, чтобы два рззо в период свободных колебаний в контуре НП выбирать такую очередную ступень настройки, чтобы в течение следующего полупериода тока з реакторе напряжение нулевой последовательности (мгновенные значения) минимально отличалось от фазного напряжения поврежденной фазы. Предсказать каким будет последнее напряжение не трудно - параметры напряжения сети от периода к периоду практически не изменяются. Предсказать параметры напряжения НЛ на очередной следующий полупериод тока в реакторе также можно, зная параметры напряжения НП в текущем полупериоде, а также токи ступени реактора, которые была включена предыдущей и ступени, которую мы собираемся включить (длительность полупериода обратно пропорциональна корню квадратному тока через реактор). Таким образом, предсказав параметры колебаний в контуре НП на ближайший полупериод, мы можем выбрать наиболее оптимальнуюступеньнастройки, например, по критерию минимума максимального отклонения напряжения в течение включенного состояния этой ступени.

Значительный эффект может быть достигнут при использовании данного способа в электрических сетях, питающих предприятия повышенной пожаро- и взры- воопасности, например угольные шахты.

Формула изобретения Способ автоматической настройки дуго- гасящего реактора, заключающийся в том, что переключают ступени настройки два раза в течение периода, протекающего через дугогасящий реактор токов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения дуги, во время бестоковой паузы в цепи перемежающегося однофазного замыкания на землю изме- ряют мгновенные значения фазного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности, измеренные величины экстраполируют на время работы очередной по времени ступени, при этом экстраполяцию осуществляют для всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой ступени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключают на ту ступень, для которой полученная вероятность минимальна.

z -щ

Сущность изобретения: в способе автоматической настройки дугогасящего реактора измеряют мгновенные значения фазного напряжения поврежденной фазы и напряжения нулевой последовательности во время бестокой паузы в цепи перемещающегося однофазного замыкания на землю, а измеренные величины экстраполируют на время работы очередной по времени ступени. Экстраполяцию осуществляют для всех возможных ступеней настройки, по полученным величинам для каждой ступени определяют вероятность повторного зажигания дуги и переключают на ту ступень, для которой полученная вероятность минимальна. 3 ил.

ээагш

Фиг.3