Устройство для автоматической настройки дугогасящих реакторов Советский патент 1981 года по МПК H02H9/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТЮЙКИ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОГОВ

Изобретение относится к распределению элект рической энергии и может быть использовано в электрических распределительных сетях 35 кВ. Известны устройства для автоматической настройки дугогасящих реакторов, используемые в электрических сетях для компенсации емкостных токов однофазных замыканий на землю 1 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее трансформатор напряжения, блок вЫбора поврежденной фазы, состоящий из трех реле минимального напряжения, блокирующие элементы, фильтр основной гармоники, фазочувствительный усилитель, запоминающее устройство и лспопшуепьаыя элемент дугогасящего реактора (ДГР), В качестве ДГР используются аппараты с регулируемым воздушным зазором или подмагничиванием магнитопровода постоянным током. Работа устройства в режиме замыка кия на землю основана на измерении разности фаз между напряжением смещения нейзрали и напряжения повреждеиной фазы. Фаэочувствительный усшгатель |феобразует разность фаз сигналов в срр1 етствующее постоянно напряжение. Операция преобразования угол - напряжение требует более 100 мс. Основную задержку регулирования создает исполнительный элемент ДГТ 2. Из-за больщой постоянной времени обмотки подмагничивания jjeaKTopa общее время Ликвидащ1И расстрой{(и компенсации достигает 5001000 мс. За это время i могут произойти значительные разрушения « месте аварии и возникнуть двойное замыкание на землю. Эффективность устройств компенсации емкостаых токов можно значительно повысить, если сократить время их настройки. Разработаны конструкции ДГР со ступенчатым регулированием быстродействующими тиристорными коммутаторами, время регулирования которых составляет 20-300 мс. При использовании этих реакторов, основную задержку в процессе настройки компенсации создает измерительный орган автоматического регулятора. Применение для измерения степени расстройки к(я«1енсашш фазочувствительного усилителя лринцщшально не может дать высокого быстродействия. 3 Целью изобрете1гая является повышение эффективности ко(тенсации емкостных токов од нофазных замыканий на землю. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической настройки дугогасящих реакторов, например, со ступенчатым регулированием тиристорным коммутатором, содержащее датчик напряжения нейтрали и последовательно соединенные датчик фазных напряжений сети, блок выбора поврежденной фазы и фильтр основной гармоники, снабжено последовательно соединенными блоком измерения, блоком регулирования и запоминания, блоком управления и исполнительным элементом, при этом к выходам блока измерения подключены соответственно первый выход блока выбора режима работы, фильтр основной гармоники и датчик напряжения нейтрали, при чем вход блока выбора режима работы соединен с датчиком напряжения нейтрали, а второй выход - с блоком выбора поврежденной фазы Блок измерения содержит источник опорного напряжения. На чертеже представлена блок-схема устройства. На схеме к датчику 1 напряжения фаз и к датчику 2 напряжения нейтрали присоединены соответственно блок 3 выбора поврежденной фазы и блок 4 выбора режима работы. К бло ку 3 выбора поврежденной фазы присоединен фильтр 5 основной гармоники, а к блоку 4 выбора режима работы - блок 6 измерения с источником опорного напряжения, выход кото рого соединен с блоком 7 регулирования и за поминания, который через блок 8 управления .соединен с исполнительным элементом 9. Устройство работает следующим образом. Информация о режиме работы сети поступает от датчика 2 напряжения нейтрали. Нормаль ному режиму соответствует уровень напряжения нейтрали не более 0,2 U, , режиму однофазного замыкания на землю - уровень напря жения нейтрали более 0,2 U.. При этом на выходе блока 4 выбора режиNia работы в нормальном режиме работы имеется логический нуль, а при замыкании на зем лю - логическая единица. На выходе 3 выбора поврежденной фазы появляется напряжение при одновременном снижении напряжения на одной из фаз сети ниже уровня 0,2 Уф и повьгшении напряжения нейтрали выше уровня 0,2 Уф. Остаточное напряжение поврежденной фазы с Ви1хода блока 3 поступает на фильтр 5 основной гармоники, предназначенный для выделения сигнала частоты 50 Гц при наличии выеших и субгармоник. На входы блока 6 измерения поступают напряжение нейтрали, напряжение поврежденной фазы и сигнал управления О или Г соответственно для нормального режима или режима однофазного замыкания на землю от блока 4 выбора режима работы. Блок 6 измерения содержит источник опорного напряжения (частота 50 Гц) с регулируемой фазой. В блоке 6 положительные синусоидальные полуволны напряжения нейтрали, поврежденной фазы и опорного напряжения преобразовываются в прямоугольные импульсы длительностью 10 мс, с частотой 50 Гц и постоянной амплитудой. В нормальном режиме работы сети в блоке 6 измерения определяется разность фаз напряжения нейтрали и опорного напряжения. Опорное напряжение подбирается так, что при точной настройке компенсации разность фаз составляет 90 эл. град. При этом на выходе блока 6 измерения имеют место прямоугольные импульсы длительностью 5 мс, следующие с частотой 50 Гц. При замыкании на землю в блоке 6 измерения определяется разность фаз между напряжением поврежденной фазы и нейтрали. При точной настройке компенсации разность этих напряжений также составляет 90 эл. град., что достигается специальной фазовой коррекцией напряжения поврежденной фазы. На выходе блока 6 измерения также, как и в нормальном режиме, имеют место прямоугольные импульсы длительностью 5 мс. Изменению расстройки компенсации на ± 100% в обоих режимах работы соответствует изменение длительности импульса на выходе блока 6 от О до 10 мс. Длительность импульса на выходе блока 6 является носителем информации о степени расстройки компенсации. Основным элементом блока 7 переключения и запоминания является многоразрядный однотактный реверсивный сдвиговый регистр. Количество разрядов регистра равно количеству ступеней переключения дугогасящего реактора. Логическая единица может находиться только в одном из разрядов регистра, во всех остальных разрядах ну;ш. Каждому разряду регистра соответствует определенная индуктивность дугогасящего реактора, причем при сдвиге логической единицы из первого разряда до W-ro индуктивность реактора изменяется монотонно. При точной настройке компенсации, когда длительность импульса на входе блока 7 равна 5 мс, в одном из разрядов регистра находится логическая единица. С возникновением в сети расстройки компенсации определенного знака длительность импульса на входе блока 7 становится соответственно больше или меньше 5 мс. При этом в каждый период происходит

последовательный сдвиг логической единицы влево или впрАо. Направление сдвига выбирают таким образом, что соответственное изменение индуктивности дугогасящего реактора приводит к восстановлению точной настройки компенсации.

Под воздействием логической единицы каждого разряда регистра в блоке 8 управления формируются мощные высокочастотные импульсы, управляющие соответствующими тиристорами исполнительного элемента 9.

Исполнительный элемент 9 представляет собой тиристорный коммутатор, осуществляющий переключение ответвлений обмотки дугогасящего реактора и, соответственно, ступенчатое регулирование его инд}п тивности. Коммутирование ответвления обмотки происходит в моменты перехода тока реактора через нулевое значение.

Предлагаемое устройство обладает более высокой, в сравнении с другими аналогичным аппаратами, скоростью регулирования компенсации вследствие применения быстродействующего измерительного органа и соответствующего исполнительного элемента. Отклонение расстройки компенсации в сети выявляется блоком измерения в течение максимум двух периодов напряжения промышленной частоты, т.е. 40 мс из-за отсутствия промежуточного преобразования угол - напряжение.

Для обеспечения требуемого по правилам отклонения от точной настройки не более 5% и глубины регулирования 2, яугогасящий реактор должен иметь по меньшей мере 15 ступеней регулирования индуктивности. При этом для последовательного перебора всех значений индуктивности реактора с тиристорным коммутатором, требуется 300 мс.

Таким образом, для ликвидации возникщей в сети максимальной расстройки требуется ъремя, не превыпиющее 340 мс, что в несколько раз меньще, чем у аналогичных устройств, использующих реакторы с noaMarimuHBaHHONt и на два порядка меньпю чем при использовании реакторов с регулируемым возлу иным зазором. Указанное быстродействие предлагаемого устройства создает значительные преимущества при настройке компенсации в режиме однофазного, особенно дугового, замыка1{ия на землю. Уменьщается ущерб от аварий, вызванных замыканиями на землю, повыщается надежность электроснабжения потребителей.

Формула изобретения

Устройство для автоматической настройки дугогасящих реакторов, например, со ступенчатым регулированием тиристорным коммутатором, содержащее датчик напряжения нейтрали и последовательно соединенные датчик фазовых напряжений сети, блок выбора поврежденной фазы, фильтр основной гармоники и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности компенсации емкостных токов однофазных замыканий на землю, в него введены последовательно соединенные блок измерения, блок регулирования и запоминания, блок управления, соедине1шый с исполнительным элементом, при этом к входам блока измерения подключены соответственно первый выход б;гока выбора режима работы, фильтр основной гармоники и датчик напряжения нейтрали, причем вход блока выбора режима работы соединен с датчиком напряжения нейтрали, а второй выход - с блоком выбора поврежденной фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР N 564680, кл. Н 02 J 3/12, 1973.