Устройство для компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрической сети Советский патент 1981 года по МПК H02H9/08 H02H3/16 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрических сетях.

Известны устройства компенсации емкостной и активной составляющих тока однофазного замыкания на землю и напряжения нулевой последовательности 13 и 2.

Основными недостатками являются сложность как самих устройств, так и обеспечения точной компенсации, поскольку регулирование должно производиться одновременно по двум каналам (реактивной и активной составлякшей). Необходимо отметить то, что при возникновении однофазного за1«шкания на землю через место повреждения, как правило, протекает медленно затухающая апериодическая со- . ставлягацая, обусловленнгт действием ксжпенсирующего аппарата, которая затягивает гашение заземляющей дуги и приводит к увеличению напряжений прикосновения и шага в переходных процессах.

Кроме того, в устройствах не предусмотрено автоматическое регуливование напряжения компенсации и не учтен сдвиг по фазе между трансформируемым напряжением и напряжением поврежденной фазы, тайже они не обеспечивают регулируемое восс ановление нормального режима работы сети.

Известно также устройство для компенсации активной составляющей тока однофазного замыкания на землю, содержащее последовательно соединенные трехфазный трансформатор, блок выбора

fO напряжения (фазы) и однофазиыЛ трансформатор, первичная обмотка которого подключена к нейтрали сети

Однако данное устройство не обеспечивает компенсацию емкостного тока

15 замыкания на землю и должно использоваться совместно с дугогасящими катушками .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

20 устройство для компенсации тока однофазного замыкания на землю, содержащее источник дополнительного напряжения, дополнительный однофазный реГУЛИpye вJй трансформатор, блок пре25образования с дифференцирующим Элементом, включенньй между источником дополнительного напряжения и землей .

К недостаткам известного устройства следует отнести наличие дополни- .

30 тельного однофазного регулируемого трансформатора и то, что не предусмотрено управление процессом восста новления нормального режима сети. Цель изобретения - повышение надежности электрической сети и улучшение условий электробезопасности. Поставленная цель достигается тем, что устройство для компенсации тока однофазного замывания на землю в электрической сети, содержащее однофазный согласующий трансформатор, трехфазный трансформатор и связанный с ним блок подключения фазы, выход которого соединен с одним из выводов вторичной обмотки согласующего трансформатора, первичная обмот ка которого включена между нейтралью сети и землей, измерительный орган, первый вход которого подключен к датчику напряжения нулевой последова тельности, а второй - к датчику тока установленному в нейтрали сети, блок выбора фазы, первый вход которого по соединен к датчику фазных напряжений сети, а первый выход подключен к управляющему входу блока подключения блок управления и RC-цепочки, кагкдая из которых состоит из последовательно включенных резистора и конденсато ра, причем вторые выводы конденсаторов подключены к нейтрали вышеуказан ного трехфазного трансформатора, кот рое снабжено трансформатором тока, включенным между нейтралью вторичной обмотки трехфазного и вторыми вывода ми ; конденсаторов RC-цепочек, источни ком оперативного тока, блоком переключения, блоком времени, блоком памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления, причем источник оперативного тока подключен к дополнительной обмотке однофазного согласующего трансформатора, вторые выводы резисторов RC-цепочек через блок переключения соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, вторичная обмотка трансформатора тока подключена ко второму входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом блока переключения, первый выход измерительного органа подключен к первому входу блока памяти, а второй - ко второму входу блока выбора фазы, второй выход которого соединен-со вторым входом блока памяти, третьим входом блока управления и управляющи входом источника оперативного тока, вход блока времени подключен к треть ему выходу блока выбора фазы, выход блока времени соединен с четвертым входом блока управления. Кроме того, блок переключения содержит ключи, входы которых объединены и связаны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, а выходы ключей соединены с ответвлениями вторич ной обмотки однофазного согласующего трансформатор1а, Блок также содержит ключи, .входы которых обьединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, а выходы ключей соединены со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, На чертеже схематично представлено устройство для компенсации тока. Трехфазный источник 1 питает электрическую сеть, параметры которой относительно земли можно представить в виде набора двух емкостей и активных сопротивлений, К нейтрали трехфазного трансформатора -2 подключен однофазный согласуквдий трансформатор 3, благодаря которому устройство компенсации возможно выполнить на напряжении до 1000 В. К дополнительной обмотке трансформатора 3 подключен источник 4 оперативного тока, Трехфазный трансформатор 5 имеет вторичную обмотку, соединенную в зигзаг, тем самым учитывается сдвиг по фазе трансформируемого напряжения относительно напряжения поврежденной фазы, С трансформатором 5 соединен блок б подключения фазы, выход которого связан с одним из вьлводов вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора 3, К ответвлениям (отпайкам) вторичной обмотки подсоединен блок 7 переключения, связанный с резисторами блока RC-цепочек 8, Резисторы 9 указанных цепочек последовательно соедагнены с конденсаторами 10, другие выводы которых подклю- чены через трансформатор тока к нулю вторичной обмотки трансформатора 5. Управляющий .вход блока б соединен с первым выходом блока 11 выбора фазы, один вход которого подключен к датчику 12 фазных напряжений сети; другой - ко второму выходу измерительного органа 13. Измерительный орган 13последовательно соединен с блоком 14памяти и блоком 15 управления, выход которого подключен к упрагляющему входу блока 7 переключения. Второй вход блока 15 связан с вышеупомянутым трансформатором 16 тока. Второй выход блока 11 выбора фазы соединен со вторым входом блока 14 памяти, третьим входом блока 15 управления и уп)равляющим входом источника 4 оперативного тока. Один вход измерительного органа 13 подключен к датчику 12 напряжения нулевой последовательности, другой - к датчику 17 тока, установленному к нейтрали сети. Вход блока 1в времени связан с третьим выходом блока 11, а выход с четвертым входом блока 15, На чертеже схематично изображены двз варианта исполнения блока переключения , В первом варианте входы ключей объединены и связаны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек. алходы ключей соединены с ответвлениями вто ричной обмотки однофазного согласую щего трансформатора. Во втором варианте входы ключей объединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофазного с гласующего трансформатора, выходы ключей соединены со вторыми выводам резисторов RC-цепочек. В нормальном режиме работы в сет вводят оперативный ток и измеряют е емкость относительно земли. Измерен ная величина емкости через блок 14 памяти подается на блок управления, который в зависимости от значения емкости определяет положение блока переключения (подключается то или иное .ответвление). При возникновении однофазного за мыкания на землю, например фазы А (связь 19) на первичной и вторичной обмотках трансформатора 3 возникаю напряжения нулевой последовательнос соответственно UQ и U . Блок 11 выбора фазы обеспечивает выбор, а блок 6 - подключение фазы А трансформатора 5 ко вторичной обмотке трансформатора 3, При этом напряжение ид. вторичной обмотки трехфазного трансформатора синфазно с на пряжением UQJ , если их рассматривать по отношению к точке 20, но направле но встречно ему, если рассматривать замкнутую цепь. Напряжение Уд 7 (i по величине, поэтому оно обусловит в замкнутой цепи емкостно-активный ток протекающий через конденсатор 10 и резистор 9. Этот ток, трансформируяс в электрическую сеть, окажется встре но направленным и компенсирует ток однофазного замыкания на землю. При правильно выбранных параметрах конденсатора, резистора и ус ановленной величине напряжения ток основной частоты через место замыкания протекать не будет. На период замыкания блок 11 выбора фазы блокирует рабору источника 4 оперативного тока и обеспечивает запоминание блоком 14 памяти величины емкости сети относительно земли. После ликвидации замыкания блок времени совместно с блоком управления обеспечивает управляемое восстановле ние напряжения поврежденной фазы. Применение предлагаемого автомати ческого устройства обеспечивает точную компенсацию тока однофазного замыкания на землю основной частоты, что позволяет существенно повысить надежность электрической сети, улучшить условия электробезопасности для персонала, обслуживающего электроустановки, а также позволяет упростить исполнение и экспулатацию системы компенсации в целом. Формула изобретения 1.Устройство для компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрической сети, содержащее однофазный согласующий трансформатор, трехфазный трансформатор и связанный с ним блок подключения фазы, выход которого соединен с одним из выводов вторичной обмотки согласующего трансформатора, первичная обмотка которого включена между нейтралью сети и землей, измерительный орхан, первый вход которого подключен к датчику напряжения нулевой последовательности, а второй -.к датчику тока, установленному в нейтрали сети, блок выбора фазы, первый вход которого подсоединен к датчику фазных напряжений сети, а первый выход подключен . к управляющему входу блока подключения, блок управления и RC-цепочки, каждая из которых состоит из последовательно включенных резистора и конденсатора, причем вторые выводы конденсаторов подключены к нейтрали вышеуказанного трехфазного трансформатора, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения условий электробезопасности, оно снабжено трансформатором тока, включенным между нейтралью вторичной обмотки.трехфазного трансформатора и вторыми выводами конденсаторов RC-цепочек, источником оперативного тока, блоком переключения, блоком времени, блоком памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления, причем источник оперативного тока подключен к .дополнительной обмотке однофазного согласующего трансформатора, вторые выводы резисторов RC-цепочек через блок переключения соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, вторичная обмотка трансформатора тока подключена ко второму входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом блока переключения, первый выход измерительного органа подключен к первому входу блока памяти, а второй - ко второму входу блока выбора фазы, второй выход которого соединен со вторым входом блока памяти, третьим входом блока управления и управляющим входом источника оперативного тока, вход блока времени подключен к третьему выходу блока выбора фазы, выход блока времени соединен с четвертым входом блока управления. 2,Устройство по П.1, отличающееся тем, что. блок переключения содержит ключи, входы которых объединены и связаны со вторыми выводами резисторов RC-цепочек, а выходы ключей соединены с ответвлениями вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора,

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок переключения сод.ержит ключи, входы которых объединены и подключены к ответвлению вторичной обмотки однофазного согласующего трансформатора, а выходы ключей соединены со вторыми вывод резисторов RC-цепочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вильгейм Р, и Уотерс М. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. ГЭИ, М.-Л., 1959, с,209.

2.Музалевский А. д. Метод глубокого снижения потенциала аварийной фазы относительно земли в электроустановках с изолированной нейтральюУголь, 1978, 9, с.49-51.

3.Авторское свидетельство СССР 559325, кл. Н 02 Н 9/00, 1975,

4.Авторское свидетельство СССР по заявке № 42511063/07, 30.11.78.