Способ регулирования активной сос-ТАВляющЕй TOKA уТЕчКи и уСТРОйСТВОдля ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02H3/16 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА УТЕЧКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к защите электрических линий, машин и приборов от аварий и может быть использовано в электрических сетях для минимизаи.ии токов утечки на землю.

Известен способ компенсации активной составляющей тока однофазной утечки, основанный на подключении к отстающей фазе дополнительного конденсатора. Способ использован в устройстве для компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания 1.

Однако известный способ неэффективен в сетях со значительными изменениями параметров изоляции, так как при подключении дополнительного конденсатора обес,печивается лишь статическая компенсация активного тока утечки.

Известно устройство, реализующее известный способ, содержащий фильтр напряжения нулевой последовательности, последовательно соединенные тиристоры и реле, включенные на фазные напряжения источника сети, и конденсаторы, включенные через замыкающие контакты реле на фазные по отнощению к земле напряжения 1.

Однако устройство неприменимо в высоковольтных сетях из-за высоких требований к технике переключений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматической компенсации активной составляющей тока замыкания на землю, согласно которому измеряют фазное напряжение источника питания поврежденной фазы и напряжение поврежденной фазы, осуществляют фазовое детектирование измеренных напряжений с последующим интегрированием, вводят в сеть дополнительное напряжение, совпадающее по фазе с измеренным напряжением источника питания, и изменяют величину дополнительного напряжения по результату интегрирования 2.

Недостатком известного способа является, во-первых, значительное влияние установивщегося активного тока на величину расстройки компенсации емкостного тока утечки. Это объясняется одновременным изменением как активной, так и реактивной составляющих тока утечки при введении в сеть дополнительного напряжения, совпадающего по фазе с фазным напряжением

источника питания поврежденной фазы. Вовторых для введения указанного напряжения необходимо.производить соответствующие переключения в цепях с большими токами, что определяет сложность реализации данного способа. В-третьих, время, затрачиваемое на определение источника поврежденной фазы и введение дополнительного напряжения, играет роль чистого запаздывания ,1 снижает быстродействие всей системы (компенсации активного тока утечки).

Известно также устройство, реализующее известный способ, содержащее компенсирующую катушку, подключенную к сети, блок регулирования дополнительного напряжения, включенный последовательно с катушкой, а также блок выбора напряжений, подключенный своими входами к фазам сети, фазовый детектор, фильтр основной частоты, интегрирующий усилитель мощности, причем один выход блока напряжения подключен через фильтр основной частоты к первому входу фазового детектора, а второй - ко второму входу фазового детектора и к блоку регулирования дополнительного напряжения, а выход фазового детектора связан через последовательно соединенные интегрирующий усилитель и усилитель мощности с управляющим входом блока регулирования 3.

Однако техническая реализация блока выбора напряжений, содержащегося в устройстве, при использовании тиристорных переключателей оказывается сложной, а при использовании достаточно мощных электромагнитных реле оказывается инерционной, что снижает быстродействие всего устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования активного тока утечки и исключения его влияния на точность компенсации емкостного тока.

Указанная цель достигается тем, что в способе регулирования активной составляющей тока утечки, основанном на измерении фазного напряжения источника питания поврежденной фазы и напряжения поврежденной фазы, фазовом детектировании измеренных напряжений с последующим интегрированием, по результату которого изменяют величину дополнительного напряжения, вводимого в. сеть, дополнительно измеряют ток нулевой последовательности, который после усиления и ограничения инвертируют, и полученный сигнал используют в качестве дополнительного напряжения, вводимого в сеть.

Для осущесивления заявляемого способа предлагается устройство, которое кроме компенсирующей катущки, подключенной к сети, блока выбора напряжений, входы которого подключены к фазам сети, фазового детектора, у которого входы соединены с выходами блока выбора напряжений, и интегратора, вход которого соединен с вы-

ходом фазового детектора, дополнительно снабжено релейный интегрирующим усилителем, выход которого включен последовательно с компенсирующей катушкой, первый вход подключен к вновь введенному датчику тока нулевой последовательности, подключенному к компенсирующей катушке, а второй, управляющий вхйд подключен к выходу интегратора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для осуществления заявляемого способа.

Схема содержит компенсирующую катущку 1, подключенную через блок 2 присоединения к сети 3, релейный инвертируюющий усилитель,4, выход которого включен между катушкой 1 и землей, а первый вход подключен к датчику 5 тока, включенного в компенсирующую цепь, блок 6 выбора напряжений, подключенный входами к сети 3, фазовый детектор 7, у которого входы соединены с выходами блока 6, а также интегратор 8

включенный между выходом детектора 7 и вторым управляюшим входом релейного усилителя 4.

При возникновении однофазной утечки на выходах блока 6 появляются напряжения Un(p(t) поврежденной фазы и фазовое

напряжение ) источника питания этой же фазы. Данные напряжения после фазового детектирования при помощи блока 7 формируют управляющий сигнал Unit), по которому производится регулирование активной составляющей тока утечки. Интегратор 8 по сигналу управления Unit) с выхода детектора 7 настраивает уровень ограничения Н релейного инвертирующего усилителя 4 на некоторое оптимальное значение. Дополнительное напряжения Ug (t) (на

5 выходе усилителя 4) вводимое последовательно с катущкой 1 является двухполярным сигналом вида

U(t)- HsignpHn (t)} , (1) гДе JHH- ток нулевой последовательности, измеряемый трансформатором 5.

Используя разложения сигнала (1) в ряд Фурье, нетрудно видеть, что в сигнале (1) дом;1нирует основная-гармоника с частотой W сети. Остальные гармоники ослабляются контуром нулевой последовательности сети и на процессы компенсации не оказывают существенного влияния. Так как основная гармоника сигнала (1) находится в противофазе с током Лнп (t), то в контуре нулевой последовательности сети возникает местная положительная обратная связь, при

50 помощи которой компенсируются активные потери контура, обусловле1 ные, в основном, активным сопротивлением R компенсирующей катушки 1 и активной проводимостью g изоляции сети 3. Введение подобной положительной обратной связи эквивалентно введению последовательно с катушкой 1 отрицательного активного сопротивления R,,.Компенсация активных потерь (изменение величины сопротивления RO) осуществляется в

той мере, в какой это необходимо для должного повышения добротности контура. Из условия резонансной настройки контура нулевой Последовательности сети 3, то есть из условия компенсации емкостного тока утечки

1 + (R-Rc) g-WVC ,0 (2) где ot - индуктивность компенсирующей катушки 1 ;С - емкость фаз сети 3 относительно земли.

Отсюда видно, что активное сопротивление (R-RO ) незначительно влияет на резонанснук) настройку, так как его сомножителем является величина g (проводимость однофазной утечки сюда не входит), составляющая, как правило, тысячные доли Сименса, (Ом) . Поэтому предлагаемый способ компенсации активной составляющей тока утечки практически не влияет на условие (2) резонансной настройки.

Отсутствие коммутаций в силовых цепя)(, а также постоянная готовность к работе (достаточно лишь задать на нулевой уровень ограничения Н) обеспечивает одновременно упрощение, и увеличение быстродействия процесса регулирования активного тока утечки. Исключение влияния активного тока утечки на точность компенсации емкостного тока значительно увеличивает эффективность компенсации, так как при этом достигается высокая точность минимизации тока однофазной утечки и приближение величины минимума к нулю, что существенно улучшает условия электробезопасности эксплуатации трехфазных электрических сетей.

Формула изобретения

0 который после усиления и ограничения инвертируют, и полученный сигнал используют в качестве дополнительного напряжения, вводимого в сеть.

0 что, с целью повышения быстродействия регулирования активного тока утечки и исключения его влияния на точность компенсации емкостного тока, оно дополнительно, снабжено релейным инвертирующим усилителем, выход которого включен послрдо вательно с компенсирующей катушкой, первый вход подключен к вновь введенному датчику тока нулевой последовательности, подключенному к компенсирующей катушке, а второй, управляющий вход подключен к

д выходу интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ГОШ

)