Автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора Советский патент 1981 года по МПК H02H9/08 

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ НАСТРОЙКИ ДУГОГАСЯЩЕГО РЕАКТОРА

1

Изобретение предназначено для использования в кабельных высоковольтных электрических сетях переменного тока, оборудованных дугогасящими ре- е акторами для компенсации емкостного тока замыкания на землю..

Известен автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора . в кабельных сетях, содержащий блок j измерения угла сдвига фаз между током и напряжением питающей сети, КОТОЕИЛЙ подключен к блоку управления тиристорами моста, подводящего питание к обмотке управления реактора .

Однако это устройство автоматически регулирует ток подмагничивания , дугогасящего реактора лишь в нормальном режиме работы.сети. При однофазном замыкании на землю (ОЗНЗ) работа регулятора автоматически бло- кируется. В то же время автоматическая резонансная настройка дугогасящего реактора после возникновения ОЗНЗ оказывается весьма эффектив- jной и необходимой, так как в этом режиме могут появляться недопустимые расстройки компенсации, вызванные, например оператившлгли переключениями, аварийным отключением кабельных линий. Кроме того, из-за нелинейное- jO

ти вольт-амперной характеристики дугогасягцих реакторов с подмагничи;ванием их резонансные настрйоки в нормальном и аварийном режимах сети могут зн ачительно отличаться.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматический регулятор, осуществляющий настройку дугогасящего реактора с подмаг ичиванием как в нормальном режиме работы сети, так и при ОЗНЗ. Регулятор содержит трансформа:тор напряжения, включенный к двум фазам сети, фазочуветвидельный из;мерительный блок, один вход которого связан со вторичной обмоткой трансформатора напряжения, блок автоматической установки масштаба амплитуды входного сигнала, вход которого подключен на напряжение нейтрали, а выход через делитель напряжения - к второму входу фазочувствительного измерительного блока, выполненного в виде фазочувствительного усилителя на транзисторах. Выход фазочувствительного измерительного блока связан со входом блока управления тиристоров, который управляет тиристорным выпрямителем

Обмотки подмагничивания дугогасящего ре&ктора.

Принцип действия регулятора в Нормальном режиме сети и при ОЗНЗ основан на измерении фазного угла между напряжением нейтрали и линейным напряжением сети,причем фаза линейного напряжения, которое выбрано в качестве опорного, в обоих режимах сети остается постоянной, Постоянное смещение нейтрали в нормальном режиме создается подключением конденсатора к одной из фаз сети и положение вектора напряжения нейтрали, при резонансной настройке дугогасящего реактора в этом режиме оп ределяется тем, к какой фазе подключен конденсатор. При ОЗНЗ вектор напряжения нейтрали изменяет свое положение по отношению к линейному напряжению. Новое положение резонансного вектора напряжения нейтрали зависит от того, какая фаза замкнулась землю 2,

Однако такая неопределенность положения вектора напряжения нейтрали относительно линейного напряжения при ОЗНЗ обязательно приводит к существенным погрешностям настройки реактора при замыкании на землю любо фазы сети, так как фаза опорного напряжения не изменяется по сравнению с нормальнь1м режимом.

Кроме того, уменьшение а1ад1литуды напряжения при ОЗНЗ, предлагаемое в известном устройстве, снижает чувствительность регулятора, так как фаза напряжения нейтрали от расстройки компенсации в этом режиме изменяется в десятки раз меньше по сравнению с нормальным режимом.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности настройки дугогасягцего реактора т режиме однофазного замыкания на землю.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора, содержащий трансформатор напряжения, фазочувствительный измерительный элемент, выход которого через соединенные последовательно блок управления тиристорами и тиристорный выпрямитель пред{назначены для. подключения к обмотке подмагничивания дугогасящего реактора, введены блокирующий элемент, блок выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы фазовый корректор нормального режима, фазовый корректор аварийного режима, причем входы блокирующего элемента и блока выбора фазного напряжения подключены к трансформатору напряжения, вход фазового корректора нормального режима соединен .с выходом блокирующего элемента, а выход подключен к одному входу фазочувствительного измерительного блока, другой вход которого соединен через

фазовый корректор аварийного режима с выходом блока выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы третий вход измерительного элемента предназначен для подключения к дополнительной обмотке дугогасящего реактора.

Кроме того, фазочувствительный измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных симметрично кольцевого детектора на диодах и дифферециального усилителя постоянного тока.

На фиг, 1 приведена функциональная схема автоматического регулятора для настройки дугогасящего реактора; на фиг. 2 - векторные диаграммы напряжений, поступающих на вход регулятора в нормальном режиме сети, (о) и после возникновения ОЗНЗ (5),

Устройство содержит трансформатор 1 напряжения, блокирующий элемент 2, фазовый корректор 3 нормального режима, блок 4 выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы, фазовый корректор 5 аварийного режима, фазочувствительный измерительный блок б, содержащий последовательно включенные симметричный кольцевой детектор 7 на диодах и дифференциальный усилитель 8 постоянного тока, блок 9 управления тиристорами, тиристорный выпрямитель 10 и дугогасящий реактор 11,

Вторичные обмотки трансформатора 1 напряжения, подключенного первичными обмотками к трем фазам сети, соединены со входом блокирующего элемента 2 который предназначен для пропускания линейного напряжения сети в нормальном режиме. Линейной напряжение сети поступает на вход фазового корректора 3 нормального режима, с помощью которого вводится постоянный сдвиг фазы линейного напряжения на 90,

Блок 4 выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы подключен к трем фазам вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения. Для получения на выходе блока 4 напряжения источника поврежденной фазы нейтраль первичной обмотки трансформатора 1 напряжения должна быть разземлена. Выход блока 4 соединен со входом фазового корректора 5 аварийного режима, с помощью которого создается необходимый сдвиг фазы опорного напряжения в режиме ОЗНЗ. Выходы фазовых корректоров 3 и 5 связаны со входом симметричного кольцевого детектора 7 в измерительном элементе 6. Третий вход фазового детектора 7 непосредственно включен на дополнительную обмотку дугогасящего реактора 11 Параметры диодов выбраны такими, что разное увеличение амплитуды напряжения нейтрали в момент ОЗНЗ не является опасным для детектора. Выход фазочувствительного измерительного блока б подключен ко входу блока 9 управления тиристорами,кото рый управляет тиристорным вьшрямите лем 10 обмотки подмагничивания дуго гасящего реактора 11, На диаграммах введены следующие обозначения: , V , V. - фазные напряжения источника питания; Vao и - напряжения нейт4.али в нормальном режиме и при 03НЗ соответственно н УГлы между векторами напряжения нейтрали и опорным напряжением в нормальном режиме и при :ОЗНЗ соответственно, В качестве опорного напряжения в нормальном режиме используется линейное напряжение Ujj (в случае, если конденсатор лС включен в фазу А), а в режиме ОЗНЗ - фазное напряжение источника питания той фазы, которая замкнулась на землю, например, V . В нормальном режиме сети на вход фазочувствительного блока 6 подаются напряжения ii и Ua,o Угол между эти ми напряжениями связан с расстройкой компенсации V соотношением «Ict (1) где d - коэффициент демпфирования сет в нормальном режиме, На выходе фазового детектора фор мируется постоянное напряжение, опр деляемое выражением U6b,x. iUa,oto(V90)/ (2) где К - коэффициент передачи детект ра. При возникновении ОЗНЗ линейное напряжение U отключается блокирую щим элементом -2, а на выходе блока появляется фазное напряжение источника питания поврежденной фазы, например Цзо г при замыкании на землю фазы А (фиг, 26), Скорректированное по фазе в фазовом корректоре 5 напряжение поступает на вход блока 6, Изменение фазы напряжения нейтрали Uojig в этом режиме, связано с расстро кой компенсации соотношением --«- JTcf; f где doj - дополнительный коэффициент демпфирования, обусловленный проводимостью в месте замыкания. Покажем, как изменяются углы Р, ,и V при расстройке компенсации V, равной 0,02, и следующих параметрах .сети.: d 0,05, d 2, Используя вЬ ражения (1) и (3), получим: « arctg , 22° Ь--- Т 5--° Если использовать в качестве сигнала лишь фазу напряжения нейтрали в обоих режимах, ограничивая амплитуду на входе фазочувствительного усилителя, как они практически и работают, то сигнал при переходе от нормального режима к режиму ОЗНЗ в десятки раз уменьшится,как видно из вышеприведенного расчета углов и формулы (2), в результате чего чувствительность регулятора в режимах ОЗНЗ сильно уменьшается, а погрешность возрастает. Чувствительность регулятора и точность в режимах ОЗНЗ можно повыси1ъ, используя в качестве сигнала не только фазу, но и величину напряжения нейтрали в .этом режиме, как следует из формулы (2), т.е. не ограничивать напряжения U-VQ на входе детектора в режиме ОЗНЗ, При ОЗНЗ амплитудная составляющая сигнала увеличивается в десятки раз и компенсирует снижение фазовой составляющей сигнала, Б результате чувствительносчь регулятора в обоих режимах выравнивается. Напряжение сигнала на выходе фазочувствительного измерительного блока 6 пропорциональное как фазе, так и величине напряжения нейтрали достигается применением фазового детектора в этом блоке. Таким образом, включение в схему регулятора блока выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы повышает точность настройки дугогасящего реактора в режиме однофазного замыкания на землю, а непосредственная подача напряжения нейтрал-и на входсимметричного кольцевого детектора повьпиает как чувствительность к расстройкам компенсации, так и точность настройки реактора в этом режиме. Применение отдельных фазовых jcoppeKTOpoB в нормальном режиме и в режиме ОЗНЗ позволяет скорректировать фазовые погрешности во входных элементах регулятора и тем самым дополнительно повысить точность настройки дугогасящего реактора. Повышение точности настройки дугогасящего реактора при замыканиях на землю с помощью предлагаемого устройства обеспечивает благоприятные условия са «юпогасанию заземляющей дуги в случае еевозникновения. Вследствие уменьшения однофазного тока замыкания на землю предупреждаются значительные разрушения изоляции кабеля от теплового воздействия дуги и, следовательно, переход однофазного замыкания в двухфазное короткое Зс1мыкание, что снижает аварийность в распределительных сетях высокого напряжения, Формула изобретения 1. Автоматический регулятор для настройки дугогасящего реактора, содержащий трансформатор напряжения, Фазочувствительньй измерительный блок, выход которого через соединенные последовательно блок управления тиристорами и тириоторный выпрямитель предназначены дляподключения к обмотке подмагничиванйя дугогасящего реактора, отличаюw и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности настройки реактора в однофазного замыкания на землю, в него введе(ш блокирунхаий элемент, блок выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы, фазовый корр1ектор нормального режима, фазовый корректор аварийного режима, причем входы блокирующего элемента и блока выбора фазного напряжения подключены к трансформатору напряжения, вход фазового корректора нормального режима соединён с выходом блокирующего элемента, а выход подключен к одному

входу фазочувствительного измерительного блока, другой вход которюгб соединен через фазовый корректор аварийного режима с выходом блока выбора фазного напряжения источника поврежденной фазы, третий вход измерительного элемента предназначен для подключения к дополнительной обмотке дугогасящего реактора,

2, Регулятор по п.1, отличающийся тем, что фазочувствительный измерительный блок выполнен в |виде последовательно соединенных симметрично кольцевого детектора на диодах и дифференциального усилителя постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

t/ав

Т

At

/

Фи9.1