Способ автоматической компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК H02H3/16 H02J3/18 

Известно также устройство для автомг тической компенсации емкостных тодчов, содержащее измерительный генератор повышенной частоты, измеряющий емкость сети под рабочим напряжением и передающий сиг нал через многокаскадный усилитель и выпрямитель на обмотку управления компенсирующего дросселя насыщения с положительной обратной связью, что позволяет получить зависимость величины индуктивности дросселя насыщения близкую к резонансному значению в диапазоне изменения емкости сети 4. Это устройство также отличается ограниченными быстродействием и недостаточной Эффективностью компенсации емкостных тоЦелью изобретения является повыщение быстродействия регулировки индуктивности компенсирующего устройства и эффективности компенсации емкостных токов утечек. Это достигается тем, что по предложенному способу автоматической компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью путем непрерывного измерения изменяющейся емкости сети и автоматического регулирования эквивалентной индуктивной проводимости дросселя в резонанс с указанной емкостью дополнительно измеряют напряжение на дросселе, синхронно с указанным напряжением формируют управляющие импульсы, сдвигают импульсы по фазе на угол, пропорциональней емкости сети, и подают на регулирование эквивалентной индуктивной проводимости дросселя. Устройство для осуществления предложенного способа, содержащее компенсирующий дроссель, подключенный через первый фильтр присоединения к сети, генератор тока повышенной частоты, включенный через второй фильтр присоединения между сетью и землей, на вы.ходе которого включен усилитель постоянного тока, подключенный своим выходом к управляющему блоку, снабжено синхронизатором, формирователем прямоугольных импульсов и коммутирующим блоком, вход первого из которых подключен между первым фильтром присоединения и землей, а выход - через управляющий блок подключен к формирователю прямоугольных импульсов, соединенному с коммутирующим блоком, включенным последовательно с компенсирующим дросселем На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления пред ложенного способа. Устройство содержит статический компенсирующий дроссель 1, обмотка которого через коммутирующий блок 2 подключена к земле и через фильтр 3 присоединения - к сети. Ко входу коммутирующего блока 2 присоединен выход формирователя 4 прямоугольных им пульсов...Вход формирователя 4, собранного на транзисторах 5, 6, через развязывающие диоды 7 и 8 подключен к управляющему блоку 9. Управляющий блок 9 состоит из RC-цепочек 10 и 11, 12 и 13 и транзисторов 14 и 15.. Ко входу управляющего блока 9 подключен синхронизатор 16 управляющего сигнала и напряжения сети, выполненный в виде усилителя и собранный на транзисторах 17 и 18, а к RC-цепочкам 10 и И, 12 и 13 управляющего блока 9 через усилитель 19 постоянного тока подсоединен генератор 20 тока пввыщенной частоты, который подключен к земле и через фильтр 21 присоединения к сети. Цепь синхронизирующего сигнала; состоящая из стабилитрона 22, к зажимам которого подключен вход синхронизатора 16, и резистора 23, присоединена между землей и общей точкой соединения дросселя, 1 и фильтра 3 его присоединения к сети. В положительный полупериод напряжения на дросселе 1 напряжение, снимаемое через ограничительный резистор 23 и ограниченное стабилитроном 22, прикладывается к эмиттер-базовому переходу транзистора 18 и открывает его. В результате транзистор 18 эмиттер-коллекторным переходом шунтирует вход транзистора 17 и запирает последний. При запертом транзисторе 17 на эмиттер-базовый переход транзистора 15 управляющего блока 9 от источника постоянного оперативного тока подается напряжение положительной полярности, которое открывает его. Транзистор 14 в это время оказывается запертым в результате шунтирования его эмиттер-базового перехода открытым транзистором 15. Конденсатор 10 линейно заряжается через сопротивлениее 11, а конденсатор 12 разряжается через эмиттер-коллекторный переход транзистора 15, открытого синхронизирующим сигналом, поступающим с транзистора 17. В отрицательный полупериод напряжения на дросселе 1, напряжение, снимаемое через ограничительный резистор 23 и ограниченное стабилитроном 22, запирает транзистор 18. В результате открывается транзистор 17, запирается транзистор 15 и открывается транзистор 14. Поэтому в отрицательный полупериод напряжения на дросселе 1 линейно заряжается конденсатор 12 через резистор 13 (транзистор 15 заперт), а конденсатор 10 разряжается через транзистор 14, открытый сигналом транзистора 18 синхронизатора 16. Напряжение на конденсаторе 10 (12) через развязывающий диод 7(8) прикладывается ко входу формирователя прямоугольных импульсов, собранного на транзисторах 5 и 6.. При достижении на одном из конденсаторов напряжения, напряжению открывания формирователя 4, последний открывается и находится в открытом состоянии до окончания линейно нарастающего пилообразного иМпульса. По окончании импульса формирователь 4 закрывается. Формирователь 4 формирует прямоугольные импульсы, синхронные с напряжением на дросселе 1 и сдвинутые по фазе на угол, пропорциональный емкости сети. ТаКИМ образом, начала формирования прямоугольных импульсов жестко связаны с емкостью сети. При изменении емкости сети относительно земли изменяется напряжение на выходе усилителя 19 постоянного тока, вследствие чего изменяется крутизна пилообразного напряжения на конденсаторах 10 или 12, что приводит к изменению начала прямоугольного импульса, формируемого формирователем 4, собранным на транзисторах 5 и 6. Прямоугольный сигнал поступает на управляющий электрод коммутирующего блока 2 переменного тока, регулируя эквивалентную индуктивную проводимость дросселя Г в резонанс с емкостью сети. Как видно из схемы, показанной на чертеже, компенсацию емкостных токов утечек осуществляют путем автоматической регулировки эквивалентной индуктивной проводимости дросселя 1, непосредственнб регулированием ее в цепи рабочих обмоток дросселя за счет коммутирующего блока 2.„Формирование управляющих импульсов, синхронных с напряжением на дросселе, осуществляют с помощью синхронизатора 16, сдвиг по фазе на угол, пропорциональный емкости сети, - с помощью управляющего блока 9, на RC-цепочки которого через усилитель 19 постоянного тока подается напряжение генератора 20 тока повыщенной частоты, а формируют прямоугольные импульсы с помоцдью формирователя 4. Положительный полупериод синхронизирующего напряжения на дросселе 1 с включенным последовательно в его цепь коммутирующим блоком 2, которое возникает при несимметричных утечках на землю, снимается через ограничительный резистор 23 и прикладывается ко вх-оду синхронизатора 16 (транзисторы 17, 18), ограничивающего это напряжение стабилитроном 22. Указанное напряжение строго обуславливает начальную фазу сигнала управляющего блока 9. Напряжение, снимаемое с генератора 20 повышенной частоты через усилитель постоянного тока 19, зависит от емкости сети. Выходное постоянное напряжение усилителя 19, пропорциональное емкости сети, прикладывается к RC-цепочкам 10 и 11, 12 и 13 управляющего блока 9, формирующего пилообразное напряжение, крутизна нарастания которого зависит от емкости сети. С увеличением емкости сети увеличивается выходное найряжение усилителя 19, вследствие чего увеличивается крутизна пилообразного напряжения на емкостях 10 или 12. Перенесение управляющего воздействия непосредственно в рабочую цепь компенсирующего дросселя позволяет существенно повысить эффективность компенсации, так как потери в дросселе с немагнитным зазором значительно меньше потерь в дросселе насыщения, и довести быстродействие компенсирующего дросселя до одного полупериода рабочей частоты сети. Применение предложенного способа автоматической компенсации емкостных токов утечек и устройства для его осуществления с регулированием эквивалентной индуктивной проводимости непосредственно в цепи рабочей обмотки статического компенсирующего дросселя позволяет повысить быстродействие регулировки дросселя в резонанс с изменяющейся фактической емкостью сети, снизить токи утечек за счет увеличения эффективности компенсации их емкостной составляющей, что повыщает уровень безопасности эксплуатации подземных электрических сетей, а также снижает вес и упрощает конструкцию и технологию изготовления компенсирующего дросселя, поскольку в статическом дросселе достаточно иметь только одну катушку. Формула изобретения 1. Способ автоматической компенсации емкостных токов утечки в трехфазной электрической сети с изол ированной нейтралью путем непрерывного измерения изменяющейся емкости сети и автоматического регулирования эквивалентной индуктивной проводимости дросселя в резонанс с указанной емкостью, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и эффективности ко.мпенсации, дополнительно измеряют напряжение на дросселе, синхронно с указанным напряжением формируют управляющие импульсы, сдвигают импульсы по фазе на угол, пропорциональный емкости сети, и подают на регулирование экв.ивалентной индуктивной проводимости дросселя. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее компенсирующий дроссель, подключенный через первый фильтр присоединения к сети, генератор тока повышенной частоты, включенный через второй фильтр присоединения .между сетью и землей, на выходе которого включен усилитель постоянного тока, подключенный своим выходом к управляющему блоку, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и эффективности компенсации, в него дополнительно введены син.хронизатор, формирователь прямоугольных импульсов и коммутирующий блок, вход первого из которых подключен между первым фильтром присоединения и землей, а выход - через управляющий блок подключен к формирователю прямоугольных импульсов, соединенному с коммутирующи.м блоком, включенным последовательно с компенсирующим дросселем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 390620, кл. Н 02 Н 3/16, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 414673, кл Н 02 Н 3/16. 1972.

3.Авторское свидетельство СССР 213171, кл. Н 02 J 3/18, 1972.

4.Авторское свидетельство СССР 235162, кл. Н 02 Н 9/02, 1972.