Устройство для автоматической настройки дугогасящей катушки Советский патент 1979 года по МПК H02H1/02 

1

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для использования в высоковольтных электрических сетях, оборудованных цугогасящими катушками для компенсации емкостных токов замыкания на землю..

Известно устройство для автоматической настройки дутогасящих катушек в резонанс с емкостью сети, содержащее блокирующий орган на входе, выход которого подключен к первичной обмотке вх.одного трансформатора, фадочувствительный усилитель, вход которого через фазовращающий связан со вторичной обмрчкой входного трансформатора, а выход подключен к выходному органу .l} .

Большая погрешность настройки ду-, гогасящих катушек, обусловленная наличием естественной несимметрии, огра ничивает их область применения лишь кабельными сетями с незначительной несимметрией.

Указанный недостаток устранен в устройстве автоматичеЬкЬй настройки дугогасящих катушек, построенном на принципе экстремального регулирования системы со вспомот ательной модуляцией 2.

Известное устройство для автоматической настройки дугогасящих катушек с подмагничиванием в резонанс с емкостью сети содержит выпрямитель на входе, выход которого связан со входом фильтра низкой частоты, входной усилитель, вход которого подключен к выходу фильтра низкой частоты, интегрирующий усилитель, генератор

5 прямоугольных колебаний, выход которого связан со входом усилителя мощности, фазосдвигающий блок, один вход котсфого подключен к генератору прямоугольных колебаний, другой к интегрирующему усилителю, измеритель расстройки, один вход которого соединен сфазосдвигающим блоком, другой - со входным усилителем, а выход связан с интегрирующим усилитепем. Причем измеритель расхзтройки состоит из последовательно включенных множительного блока, усилителя, демодулятора и сумматора. В этом устройстве вспомогательные колебания прямоугольной формы имеют одинаковые длительности импуль са и паузы, что приводит к значительн погрешностям регулирования настройки дугогасящих катушек, обусловленным свободными колебаниями в контуре нулевой последовательности компенсированной электрической сети. Цепь изобретения - повышение точности настройки, Для этого в устройстве для автоматической настройки дугогасятцей катушки, имеющей дополнительные обмотки, содержащем выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к напряжению нейтрали, а выход через фильтр низкой частоты соединен со вхо ным усилителем, измеритель расстройки, к первому входу которого подключён выход входного усилителя, ко второму входу подключен выход фазосдвигающего блока, а к выходу присоединен интегральный усилитель, выход интегрального усилителя соединен с усилителем мощности и первым входом фазосдвигающего блока, оно дЬполнител содержит делитель частоты, усилитель прямоугольных импульсов, формирбватели и широких импульсов и по два запускающих мультивибратора, тиристорпых ключа:и модулирующих дро селя, при этом вход делителя частоты предназначен для подключения к напряжению сети, первый выход через усилитель прямоугольных иКтульсов подключен ко второму входу фазосдвигающего блока, первый и второй Е МХОДЫ присоединены к входам формирователя узких импульсов, а второй и третий вы ходы присоединены к входам формирователя широких импульсов, выход каждого КЗ формирователей соединен с одним из модулирукяцих дросселей через соо-гветствующие последовательно соед ненные запускающий мультивибратор и тиристорный ключ, объединенные выходы модулнруютаих дросселей предназна чены для подключения к дополнительно .обмотке дугогасяпцей катушки. При этом измеритель расстройки м жет быть выполнен и виде двухполу74периодного фазочувствительного детектора . На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство,функциональная схема; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип поисковой модуляции тока дугогасящей катушки. Устройство содержит выпрямитель 1, подключенный к напряжению нейтрали UQ , соединенные с ним последовательно фильтр 2 низкой частоть и входной усилитель 3. Выход входного усилителя 3 включен на первый вход измерителя 4 расстройки, который через интегральный усилитель 5 и усилитель 6 мопднбсти регулирует ток подмагничивания дугогас$пцей катушки 7. Вновь введенный делительВ частоты, включенный на напряжение сети, передает выработанные импульсы через усилитель 9 прямоугольных импульсов на вход фазосдвигающего блока 10 и на формирователи щироки: с 11 и узких 12 импульсов. С этих формирователей че- i рез запускающие мультивибраторы 13 и тиристорные ключи 14 импульсы подаются на модулирующие дроссели 15, соединенные с дополнительной обмоткой дугогасящей катушки 7, предназначенной для компенсации емкости 16 сети. На фиг. 2 приведены временные диаграммуг, поясняющие принцип поисковой модуляции тока дугогасящей катушки. Напряжение сети с частотой 50 Гц в Делителе 8 частоты преобразуется в прямоугольные импульсы U) с частотой 3,125 Гц. На входе формирова-гелей широких и узких импульсов суммируются имнульсы, поступающие с делителя частоты, причем на входе фор- ; мирователя 11 суммируются импульсы полупериодов частоты 3,125 Гц с импульсами первого полупериода частоты 6,25 Гц, а на входе формирователя 12 импульсы вчЧ)рого полупериода 3,125 Гц с теми же импульсами 6,25 Гц. В результате на выходе формирователя 11 формируются широкие импульсы Uy длительностью в 3/4 периода, а на выходе формирователя 12 - узкие импульсы и длительностью в 1/4 периода. При работе тиристорных ключей 14 в дросселях 15 протекают пульсирующие токи широкими (Зщ) и. УЗКИМИ ( 3 ) импульсами. Наложение этих индуктивных токов на первн1чный ток

цугогасящей катушки 7 создает положительные и отрицательные выбросы рабочего тока относительно среднего уровня ( Оц ). Длительность этих выбросов в 2 раза меньше длительности импульсов коммутирующего напряжения U« . Эти выбросы и впадины тока дугогасящей катушки 7 длительностью 1/4 периода поисковой частоты располагаются вначале каждого полупериоца, а паузы, следующие за ними, также имеют длительность в 1/4 периода. Длительность коммутирующих импульсов равна 1/2 периода поисково частоты. Во время пауз, следующих за каждым положительным или отрицательным выбросом тока- дугогасящей катушки, свободная составляютпая напржения нейтрали успевает затухнуть до уровня, практически не вызывающего погрешности. Такое расщепление модулирующих импульсов с созданием че-пверть-периодной паузы в каждом полу iпериоде поисковой частоты позволило устранить погрешности устройства от свободных колебаний в контуре нулевой последовательности компенсированной сети.

В основе принципа работы автоматического устройства лежит свойство статической резонансной характеристик объекта регулирования, т.е. зависимост амплитуды напряжения нейтрали от индзгктявной проводимости дугогасящей катушки 7 и - f ( Ь L,) . имеющей явно выраженный экстремум в резонансной точке, изменять величину и знак производной амплитудного значения напряжения нейтрали по регулируемому параметру Ьк при переходе этого параметра через экстремальную точку. Для косвенного измерения этой производной применяются непрерывные периодические поисковые колебания регулируемого параметра 13| с малой амплитудой и малой частотой, по крайней мере, ниже восьмой субгармоники промышленной частоты.

Для поиска экстремальной точки в резонансной кривой напряжения неЪтрали .(bij),in tl L - индуктивная проводимость дугогасяшей катушки 7, с помощью тиристоршлх ключей 14 создаются принудительные поисковые колебания индуктивной проводимости Ь L дугогасящей катушки 7 с частотой 3,125 Гц путем периодичеоксго подключения и отключения к допол702447

нительной обмотке дугогася1дей катушки то одного, то двух одновременно дросселей 15. Благодаря периодическому изменению проводимости Ъ на не- 5 большую величину Abi, относительно среднего значения напряжении нейтрали UQ появляется периодическая амплитудная модуляция с той же частотой 3,125 Гц. Глубина этой акшлитуд0 ной модуляции и ее фаза зависят от . степени расстройки дугогасящей катушки от резонансного полЬжения.

Амплитудно-модулированное напряжение нейорали OQ подается на ав5 томатический регулятор. С помощью выпрямителя 1 и (ильтра 2 низкой частоты из напряжения UQ выделяется низкочастотная огибающая сигнала частоты 3,125 Гц, которая усиливается 0 входным усилителем 3 и подается на один вход измерителя расстройки 4. На второй вход измерителя 4 после соответствующего сдвига по фазе подаются прямоугольные импульсы комму тирующего напряжения Оц от делителя 8 частоты. На выходе измерителя расстройки 4 появляется вьшрямленное напряжение, величина которого зависит от степени расстройки дугогасящей ка0тушки 7, а знак от направления расстрой- ки (недокомпенсация или nepeKONmeHcaция). Интегральный усилитель 5 при появлении сигнала на его входе изменяет ток подмагничивания, а следова тельно, и регулируемую величину tlij в сторону уменьшения расстройки компенсации . .

Таким образом, данное устройство за счет повышения точности настройки дугогасящей катушки в резонанс с сетью снижает разрушение изоляции, перенапряжения и увеличивает надеж,ность самопогасания дуги.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической 5JJ настройки дугогасящей катушки, имеющей дотюлнительные обмотки, содержащее выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к напряжению нейтрали, а выход через фильтр 55 низкой частоты соединен со входным усилителем, измеритель расстройки, к . первому входу которого подключен выход входного усилителя, ко второму входу подключен выход фазос двигают его блока, а к выходу присоединен вход интегрального усилителя, выход интегрального усилителя соединен с усилителем мощности и первым входом фазосдвигающего блока, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности настройки, оно дополнительно содержит делитель частоты, усилитель прямоугольных импульсов, формирователи УЗКИХ и широких импульсов и по два запускающих мз льтиэибpaтopa, тиристорных ключа и модулирующих дросселя, при этом вход делителя частоты предназначен для подключения к напряжению сети, первый выход через

усилитель прямоугольных импульсов под ключен ко второму входу фазосцвигающего блока, первый и второй выходы присоединены к входам формирователя узких импульсов, а второй и третий

выходы присоединены к входам форми рователя широких импульсов, выход каждого из формирователей соединён с одним из модулируйзщих дросселей через соответствующие последовательно соединенные запускающий мультивибратор и тиристорный ключ, объединенные выходы модулирующих дросселей предназначекгы для подключения к дополнительной обмотке дугогасящей катушки.

2. Устройство по п, 1, отличающееся -тем, что измеритель расстройки выполнен в виде двухполупериодного фазочувствительного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 150156, 02 Н 1/02, 1961.

2.Авторское свидетельство СССР № 491180, кл.- Н 02 Н 1/02, 1971 (прототип).