Устройство для защиты конденсаторной установки Советский патент 1981 года по МПК H02H7/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНДЕНСАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты конденсаторных установок поперечного включения, используемых в промышленных электрических сетях для повышения коэффициента мощности.

В промышленных электрических сетях современных предприятий с нелинейными и резкопеременными нагрузками уровень высших гармоник изменяется случайным образом и часто превышает допустимый. Высшие гармоники вызывают перегрузки конденсаторных батарей по току и могут вывести их из строя.

Известны устройства защиты конденсаторных установок, содержащие реакторы, включемые последовательно с конденсаторами 1,

Уровень высших гармоник в спектре питающего напряжения изменяется случайным образом, а реакторы имеют постоянное индуктивное сопротивление, поэтому конденсаторные установки используются неэффективно, так как при малом содержании гармоник, допустимом по техническим условиям для конденсаторов, реакторы лишь уменьшают обшее емкостное сопротивление установки и увеличивают потери активной мощности, а при большом уровне высших гармоник могут не обеспечить надежной защиты.

Известны также устройства для защиты конденсаторных установок, содержащие выключатель и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, измерительный орган с двумя выходами, к первому входу которого подключен фильтр основной гармоники, а ко второму фильтр высших гармоник, два квадратирующих блока и суммирующий блок, к выходу которого подключен исполнительный орган. Такие устройства отключают конденсаторную установку при перегрузке, предотвраодая тем самым ее повреждение 2.

Однако отключение установки на неопределенный срок и необходимость повторного ее включения снижают эффективность ее использования.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее лыключатель, реактор и датчик тока, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент 3,

Такое устройство отключает конденсаторную установку при перегрузке на неопределенное время, что снижает эффективность; ее использования.

Цель изобретения - повышение эффективности использования конденсаторных установок.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее включатель, датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент, до- полнительно введены второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь действующих значений и первый блок текущего усреднения, включенные между выходом датчика тока и входом первого порогового элемента, RS-триггер, элемент НЕ и последовательно соединенные дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу датчика напряжени сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего усреднения и второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом второго выключателя и через элемент НЕ с R-входом RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента , а выход RS-триггера под ключен к управляющему входу первого выключателя.

На чертеже приведена схема устройства для защиты конденсаторной установки.

Устройство содержит питающую сеть 1, первый выключатель 2, датчик 3 тока, конденсаторную установку 4, реактор 5, первый преобразователь 6 действующих значений, второй выключатель 7, первый блок 8 текущего усреднения, второй пороговый элеNiBHT 9, первый пороговый элемент 10, элемент 11 НЕ, второй блок 12 текущего усреднения, RS-триггер 13, второй преобразователь 14 действующих значений, дифференциальный блок 15, датчик 16 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети 1 может быть представлено в виде бесконтактного гармонического ряда

U, SU..,), н

где у, ; f,j - амплитуда и фаза -)-ой

гармоники, изменяющиеся во времени случайньам об разом;

(jD - частота основной гармоники .

В нормальном режиме {Заботы, когда уровень высших гармоник не превышает допустимый, выключатели 2 и 7 замкнуты, через конденсаторную установку емкостью С протекает ток

,os{vw;tt f Его действующее значение равно

I Ток конденсаторной установки i изме яется датчиком 3 тока, его действующее значение Гд определяется с помощью первого преобразователя б действующих значений. Так как дейст вующее значение тока конденсаторной установки изменяется во времени случайным образом, а конденсаторы допускают кратковременные перегрузки, то для предотвращения ложных срабатываний в устройстве предусмотрен первый блок 8 текущего усреднения, сигнал на его выходе равен среднему значению действующего тока ,, за время ТГ

-Г

1 dt.

V-F

i-r/

Пороговый элемент 10 -фиксирует превышение средним значением действующего тока I4 заданного урбвня

и

Если Ug Оц, то сигнал на

Ш

выходе элемента 10 равен О, если ; Ug .5. он принимает значение логической единицы.

Выходной сигнал датчика 16 напряжения пропорционален напряжению сети

,)(D,

где - коэффициент пропорционалности.

Сигнал на выходе дифференцирующег блока 15 равен

-15 G%V -У

т.е. он пропорционален току конденсаторной установки. Следовательно, в устройстве о помощью датчика 16 напряжения и дифференцирующего блока 15 косвенно измеряется ток конденсаторной установки емкостью С.

Действующее значение выходного сигнала дифференцирующего блока 15 измеряется вторым преобразователем 14 действующих значений, оно также пропорционально действующему току .конденсаторной батареи 1. На выходе второго блока текущего усреднения формируется сигнал, пропорциональный действующему току конденсаторной установки за время

FjJ

, где К. - коэффициент пропорциональности. Второй пороговый элемент 9 фикси рует превышение средним значением действующего тока 14 порогового уровня Uj,2/ причем с . П1 выходной сигнал второго порогового элемента равен О, второй выключатель 7 замкнут. На выходе элемента 11 НЕ, а следовательно на R-входе RS-триггера 13 действует логическая единицаУна выходе RS-три гера - логический О. Первый выключатель 2 замкнут. Если , : иц2, но Ug то второй пороговый элемент 9 переключается, первый пороговый элемент 10 сохраняет свое состояние. При этом размыкается второй выключатель, пос ледовательно с конденсаторной установкой 4 включается реактор 5, благодаря чему резко возрастает сопротивление установки для высших гармоник.Сигнал на выходе элемента 11 НЕ принимает значение логического 0. Так как на Н-и S-входах RS-триггер 13 действуют нулевые сигналы, он хр нит предыдущее состояние, т.е. на его выходе действует логический О, благодаря чему первый выключатель 2 остается замкнутым. Если, несмотря на включение реак тора 5, среднее значение тока через конденсаторную установку 14 превышает допустимый уровень, сигнал логической единицы с выхода первого порогового элемента поступает на S-вход RS-триггера. Триггер изменя состояние, сигнал логической единицы с его выхода поступает на управляющий вход первого выключателя 2. Контакты первого выключателя 2 размыкаются, конденсаторная установ отключается от сети. Как только уровень высших гармоник в спектре питающего напряжения изменится настолько, что вьвсодной сигнал второго блока 12 текущего усреднения снижается до значения и,то второй пороговый элемент 9 возвращается в исходное состояние, размыкаются контакты второг выключателя 7, сигнал на выходе эле мента -11 НЕ принимает значение логической единицы, сигнал на выходе RS-триггера 13 изменяется с логической единицы до логического О, контакты первого выключателя 2 замыкают ся. Конденсаторная установка 4 вновь подключается к сети. Таким образом устройство осущест вляет автоматический контроль за состоянием конденсаторной установки и уровнем высших гармоник в спектре питающего напряжения. В случае превышения уровня высших гармоник последовательно с конденсаторной установкой включается реактор, который уменьшает ток конденсаторов. Если включение реактора не обеспечивает снижение тока ниже допустимого, то .установка отключается вообще. При снижении уровня гармоник до допустимого конденсаторная установка автоматически включается в сеть. Такой режим работы конденсаторной установки существенно повышает эффективность ее использования. Формула изобретения Устройство для защиты конденсаторной установки, содержащее выключатель, датчик тока и реактор, включенные последовательно с конденсаторной установкой, датчик напряжения и пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования конденсаторной установки, в него дополнительно введены второй выключатель, соединенный параллельно с реактором, последовательно соединенные первый преобразователь действующих значений и первый блок текущего усреднения, включенные между выходом датчика тока и входом первого порогового элемента, RS-триггер, элемент НЕ и последовательно соединенные дифференцирующий блок, вход которого подключен к выходу датчика напряжения сети, второй преобразователь действующих значений, второй блок текущего усреднения и второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом второго выключателя и через элемент НЕ с R-входом RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход RS-триггера подключен к управляющему входу первого выключателя. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Жежеленко И.В. Высшие гармоики в установках поперечно-емкостой компенсации в промышленных сеях- Электричество , 1973, № 11, . 40-44. 2.Бохан А.Н. Перегрузка конденаторов фильтро-компенсирующих устойств и средства защиты.- Известия узов СССР , Энергетика, 1979, 4, с. 101-104. 3.Авторское свидетельство СССР 688955, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.