Способ автоматической компенсации емкостного тока утечки Советский патент 1980 года по МПК H02H9/08 H02H3/16 H02J3/18 

1

Изобретение относится к способам автокомпенсации емкостного тока утечки и предназначено в основном для повышения эффективности компенсации емкостной составляющей токов утечки в электрических 5 сетях с изолированной нейтралью трансформатора.

Известен способ автокомпенсации, в котором измеряют емкость сети с помощью тока оперативного источника, преобразуют Ю сигнал, пропорциональный измеренной емкости, в ток подмагничивания компенсирующего дросселя и настраивают его индуктивную проводимость указанным током в резонанс с емкостью сети 1.15

Однако такой способ автокомпенсации ири иастройке индуктивной ироводимости дросселя ие учитывает индукцию в его магнитопрово7;е и нанряжеиие на нем, которое в зависимости от вида и величины 20 утечки колеблется от нуля до фазного напряжения сети. В связи с этим требуемый ток управлеиия для настройки индуктивной ироводимости дросселя в резонанс с емкостью сети, при различных сопротивле- 25 ниях утечки изменяется в широком пределе. Это приводит к тому, что указанный способ настройки обеспечивает приемлемую точность компенсации в узком диапазоне изменения активных утечек в сети. 30

Для широкого диапазона изменения активных проводимостей изоляции сети, например в кабельных электрических сетях предприятий угольной, горно-рудной и химической промышленности, точность компенсации емкостных токов утечки по указанному способу недостаточно высока.

Известен также способ автокомпенсации, в котором замкнутая на вспомогательный дроссель насыщения система автоматического регулирования настраивает указаииый дроссель в резонанс с емкостью сети на оперативной частоте током, который вводят в об.мотку управления компенснрующего дросселя, настраивая последний в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте сети 2.

Этот способ характеризуется таким же недостатком, так как замкнутой системой автоматического регулирования не охватывается комненсирующий дроссель, ие контролируется его состояние. Неучет напряжения на компенсирующем дросселе и индукции в его магнитопроводе приводит к существеииым погрещностям при настройке компенсирующей цепи, так как требуе.мый ток управления для ее точной настройки при различных видах и величина.х активной утечки изменяется в зависимости от состояиия компенсирующего дросселя в широких пределах. В связи с этим отработка системой автоматического регулирования тока управления с учетом изменения только величины емкостн сети не обеспечивает достаточной точности компенсации емкостного тока утечкй.

Известен также способ автокомпенсации 3, который заключается в измерении емкости сети и эквивалентной индуктивности компенсирующего дросселя с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотку указанного дросселя тока оперативного источника и настройки компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте замкнутой на компенсирующий хТроссель системой автоматического регулирования, отрабатывающей сигнал рассогласования изменением индуктивности компенсирующей цепи.

Такой метод автокомпенсации не имеет указанных недостатков, так как в нем наряду с измерением емкости осуществляется контроль состояния компенсирующего дросселя.

Его недостаток заключается в следующем. Условием настройки в резонанс с емкостью сети на промыщленной частоте ш индуктивности /,др рабочих обмоток компенсирующего дросселя является настройка индуктивности LIIS измерительных обмоток дросселя в резонанс с емкостью сети на частоте соо оперативного источника, т. е. необходимо вьшолпение следующего соот/ОЗл

нощения -iL -j-. Такое соотношение

/0)

из

обеспечивается выбором соответствующего числа витков между рабочими и измерительными обмотками и частоты оперативного источника. При этом для настройки компеисирующей цепи ток оперативного источника накладывают на емкость сети и на рабочие и измерителньые обмотки дросселя. В связи с этим ток управления датчика настройки - фазочувствительного детектора определяется не только емкостью сети и индуктивностью измерительных обмоток дросселя, но и индуктивностью рабочих его обмоток. Кроме того, электрическая связь между измерительными и рабочими обмотками дросселя обуславливает необходимость включения в цепь измерительных обмоток дополнительного дросселя с воздущным зазором и фильтра присоединения, цепи измерения индуктивности к земле для исключения влияния напряжения смещения нейтрали промышленной частоты на работу системы автоматического регулирования. Разброс параметров цепи измерения индуктивности, особенно изменение параметров дросселей с воздушным зазором при изготовлении (штамповка, термообработка магнитопроводов) и в процессе эксплуатации (колебание напряжения в сети, старение, механические воздействия), цриводит к тому, что выдержать указанное соотношение между индуктивностями рабочих и измерительных обмоток оказывается затруднительным. В результате чего даже небольшая расстройка индуктивности в цепи измерительных обмоток приводит к существенным погрешностям в настройке компенсируюшего дросселя. Цель изобретения - повышение точности компенсации емкостного тока утечки. Это достигается тем, что согласно способу автоматической компенсации емкостного тока утечки, заключаюшемуся в измерении емкости сети и индуктивности дросселя цепи компенсации с помощью наложения оперативного тока первой непромышленной частоты, измерении электрического параметра, характеризующего состояние компенсируемой сети, сравнении его с эталонной величиной и в случае отклонения формировании сигнала настройки для изменения индуктивности компенсирующей цепи, осуществляют дополнительное наложение оперативного тока второй непромышленной частоты, а в качестве электрического параметра, характеризующего состояние компенсируемой сети, используют разность токов указанных частот.

На чертеже цредставлена блок-схема соединений функциональных узлов для реализации предложенного способа автоматической компенсации емкостного тока утечки.

Источник I оперативного напряжения рабочей частоты с иомощью преобразователей частоты, соответственно умножителя 2 и делителя 3 частоты, преобразуется в сигналы в одинаковое число раз повышенной

и пониженной относительно частоты онеративного источника. Токи /i и h, иропорциональные этим сигналам, через входные элементы 4 и 5 сравнивающего устройства 6 накладываются на цепь, состоящую из

присоединительного фильтра 7, емкости 8 сети, и компенсирующий дроссель 9.

Сигнал рассогласования токов /i и Ь, формируемый в сравнивающем устройстве 6, подается на релейный элемент 10, который отрабатывает рассогласование измеиением индуктивности компенсирующего дросселя 9 путем подмагничивания егомагинтопровода током в обмотках управления 11.

Условием настройки в резонанс индуктивной проводимости компенсирующего дросселя и эквивалентной емкостной проводимости на рабочей частоте сети со является равенство токов 1 и Ь. При одинаковой амнлитуде формируемых преобразователями частоты сигналов токи 1 и /г будут соответственно определяться суммой проводимости экБивалентиой емкости 8 и индуктивности L дросселя, которые образуют

параллельную цепь, т. е. проводимость цепи для тока /1 определяется псосНnuiL

а для , где п - п

образования частоты. Вследствие этого, если

Л Л, толшс+- n i L

Откуда

1 / 1

3 л

шс /г -

u)L п

Следовательно, при равенстве токов /i и /2 соблюдается условие резонанса на рабочей частоте эквивалентной емкости и индуктивности компенсирующего дросселя. При этом наличие активных проводимостей изоляции сети, а также величина напряжения смещения нейтрали, зависящая от вида и величины утечки в сети, не оказывают влияния на точность настройки цепи компенсации, так как система автоматического регулирования отрабатывает разность между токами, абсолютные приращения которых, обусловленные указанными причинами,одинаковы.

Вследствие этого устройства, реализующие предлагаемый способ автокомпенсации, значительно упрощаются, так как отсутствуют измерительные обмотки и специальные функциональные узлы для исключения влияния напряжения смещения нейтрали рабочей частоты на работу системы автоматического регулирования. При этом повыщается точность компенсации, так как условием настройки является стабильный параметр - разность токов, пропорциональных сигналам в одинаковое число раз повыщенной и пониженной частоты относительно рабочей частоты, на которой осуществляется настройка цепи компенсации.

Согласно предлагаемому способу автокомпенсации относительная нестабильность преобразуемой частоты оперативного источника при умножении или делении частоты остается неизменной.

Еслн ш принимает значение со+Асо, то выходная частота умножителя станет лш-|+яДо), а делителя со/«+Д /п. Следовательно,

До)

/гДи пДш

Т. е. абсолютные сдвиги входной частоты преобразуются так же, как и сами частоты, поэтому относительные нестабильности неизменны.

Таким образом, данный способ автоматической компенсации емкостного тока утечки осуществляет настройку цепи компенсации на рабочей частоте, так как учитывает состояние компенсирующего

дросселя, зависящее от величины и вида утечки. При этом без дополнительных, функциональных узлов исключается влияние наличия активных проводимостей изоляции в сети и напряжения смещения нейтрали на работу системы автоматического регулирования.

Предложенный способ позволяет расщирить зону автоматической компенсации емкостных токов, так как глубина автоматического регулирования определяется не пределом возможного измерения емкости, а параметрами компенсирующего дросселя, диапазоном регулирования его индуктивности.

Формула изобретения

Способ автоматической компенсации емкостного тока утечки, заключающийся в

измерении емкости сети и индуктивности дросселя цепи компенсации с помощью наложения оперативного тока первой непромыщленной частоты, измерения электрического параметра, характеризующего состояние компенсируемой сети, сравнения его с эталонной величиной и в случае отклонения формирования сигнала настройки для изменения индуктивности компенсирующей цепи, отличающийся тем, что, с целью

повыщения точности компенсации, осуществляют дополнительное наложение оперативного тока второй непромыщленной частоты, кратной первой, а в качестве электрического нараметра, характеризующего

состояние компенсируемой сетн, используют разность токов указанных частот.

Источникн информации, принятые во внимание при экспертизе

СССР

1.Авторское свидетельство АО 493857, кл. Н 02J 3/18, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР N° 235162, кл. Н 02Н 9/02, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР До 390620, кл. Н 02Н 3/16, 1971.