(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ. РЕГУЛЯТОР ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ
I
Изобретение относится к автоматизации распределительных высоковольтных сетей переменного тока и пред- назначено для автоматического регулирования тока компенсации при перемещающемся дуговом замыкании на землю.
Повреждение изоляции в электрических сетях высокого напряжения в большинстве случаев начинается с дугового замыкания. Важным фактором, влияющим на эффективность гашения дуги и предотвращение повторного зажигания ее, является быстродействие регулирования тока компенсации.
Известен автоматический регулятор тока компенсации, работающий при дуговом замыкании фазы на землю ПЗТакой регулятор содержит последовательно включенные орган блокировки по напряжению нейтрали и измеритель частоты свободных колебаний напряжения нейтрали, первый выход которого подключен к первому входу запоминающего интегратора, последовательно включенные орган блокировки по линейному напряжению сети и измеритель частоты линейного напряжения сети, первый выход которого связан с вторым входом запоминающего устройст-. ва., а второй - с вторым выходом измерителя частоты свободных колебаний напряжения нейтрали, причем каждый измеритель частоты выполнен в виде двух резонансных LC-контуров.
Регулятор имеет высокую точность регулирования тока компенсации. Однако наличие в этом регуляторе инерционных элементов (LC-контуры-, запо, минающий интегратор), а также органа блокировки по нейтрали снижают бйстродействие регулирования тока компен-. сации.
Известно также устройство для автоматического регулирования тока компенсации, работающее в режиме замыкания фазы на землю Г23, содержащее два канала регулирования, первый работает при однофазном замыкании на
землю через переходное сопротивление или при горении дуги, но с синусоидальным током, а второй - при перемещающемся горении дуги, т.е. когда дуга имеет бестоковые паузы. Выходы этих каналов подключены через запоминающий интегратор к исполнительному элементу.
Второй канал регулирования содержит блокирующий элемент по напряжению нейтрали, элемент сравнения, который одним своим входом включен на выход синхронизированного напряжения нейтрали мультивибратора, а - на выход одновибратора, запус. каемого синхронизированным мультивибратором. На выходе одновибратора после запуска появляется прямоугольньй импульс длительности 10 мс что соответствует номинальной частоте сети 50 Гц. Выход элемента.сравнения подключен к запоминающему интегратору В этом устройстве определение расстойки компенсации при переме ающемся дуговом замыкании осуществляется измерением разности частоты свободных колебаний напряжения нейтрали, которые возникают в этом режиме, и эталонной частоты 50 Гц, генерируемой одновибратором. Отключение частоты сети от номинального значения обуславливает погрешности регулирования тока компенсации. В результате через место повреждения будет протекать остаточный нескомпенсированный емкостный ток и эффект резонансной настройки реактора не может быть достигнут. Включение блокирующего элемента на вход регулятора и запоминающего интегратора на выход элемента сравнени снижает быстродействие регулятора.
Дель изобретения - повышение быстродействия и точности регулирования тока компенсации в режиме перемежающегося дугового замыкания фазы на землю.
Эта цель достигается тем, что автоматический регулятор для компенсации тока замыкания на землю, содержащий мультивибратор, выход которого подкшрчен к входу одновибратора и к первому входу элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, введены корректо длительности импульса с входами для подключения к линейному напряжению сети и цифровой коммутатор, а входы мультивибратора предназначены для подключения к напряжению нейтрали.
причем выход корректора длительности импульсов соединен с другим входом одновибратора, вход цифрового коммутатора соединен с выходом элемента сравнения, а выходы служат для подключения устройства быстродействующей компенсации емкостного тока.
На фИг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема корректора длительности импульсов и одновибратора; на фиг.З временные диаграммы процесса формирования управляющих сигналов в регуляторе.
Регулятор содержит мультивибратор 1, корректор 2 длительности импульсов, одновибратор 3, элемент 4 сравнения и цифровой коммутатор 5.
Вход мультивибратора 1 подключен непосредственно к напряжению нейтрали, а первый выход его связан с одним входом одновибратора 3. Корректор 2 своим входом подсоединен непосредственно к линейному напряжению сети, а выходом к другому входу одновибратора 3. Второй выход мульти. вибратора 1 и выход одновибратора 3 подключены к входам элемента 4, выход которого связан с входом коммутатора 5. Коммутатор 5 предназначен для преобразования импульсов напряжения, поступающего на его вход, в двоичный код, при котором на каждом индивидуальном выходе формируетай один из двух сигналов: О или 1. Число разрядов (выходов) цифрового коммутатора определяется допустимой расстройкой компенсации.
Корректор 2 состоит (фиг. 2) из последовательно включенных входного трансформатора 6, амплитудного ограничителя 7, LC-элемента 8, выпрямителя 9 и транзистора 10. Коллектор транзистора 10 подключен к источнику питания через резистор 11, который одновременно включен в цепь базы транзистора 12 одновибратора 3. С помощью корректора 2 достигается коррекция длительности импульсов на выходе одновибратора 3 в случае отклонения час. тоты сети от номинальной 50 Гц.
Регулятор работает следующим образом.
Перемежающаяся заземляющая дуга обуславливает в контуре нулевой последовательности сети свободные колебания. В результате на выходе мультивибратора 1, синхронированного напря58жением нейтрали U формируется прям угольный импульс, длительность которого равна полупериоду частоты свободных колебаний напряжения нейтрали Этот импульс передним фронтом запускает одновибратор 3, который вьщает прямоугольный импульс длительностью 10 мс, если частота сети равна 50 Гц. Импульсы с выхода мультивибратора 1 и одновибратора 3 поступают на вход элемента 4, где алгебраически суммируются. Длительность импульса выходе мультивибратора и длительность импульса -tjn на выходе одновибратора свя залы со степенью расстройки компенсации следующим образом: t, -k, Если в рассматриваемом режиме име ет место, например недокомпенсация (), ty 1и,2(фиг. 3,а) и на выходе элемента 4 появятся импульсы Uj. положительной полярности, длитель ность tyg которых определяется йеличиной расстройки компенсации. Эти импульсы запускают коммутатор 5 и на части его индивидуальных выходов поя ляются сигналы О, что приводит к закрытию отдельных тиристорных ключей в цепи {сонденсаторов и, следовательно, к уменьшению расстройки компенсации. При достижении резонансной настройки (v 0) частота свободных колебаний напряжения нейтрали Ол-становится равной частоте сети U и 1„ ав и-1 t||,,j в результате запускающие импульсы входе цифрового коммутатора исчезают (фиг. 3,б) и работа последнего блокируется. На фиг. 3{в показаны временные диаграммы формирования управляющих импульсов в регуляторе при перекомпенсации (). Время переключения индивидуальных выходов (разрядов) цифрового коммутатора составляет сотни микросекунд, т.е. -цифровой коммутатор представляет собой быстродействующее запоминающее устройство.Коррекция длительности импульса блоком 2 осуществляется следующим образом. При изменении частоты сети f относительно номинальной 50 Гц изменяется напряжение на выходе LC-элемента 8 (фиг. 2), а следовательно, и ток через резистор 11. Это приводит в результате к изменению длительности импульса выходе одновибратора 3. 6 Если при этом возникает перемежающееся дуговое замыкание, сигнал с выхода элемента 4 будет отработан регулятором до перевода устройства компенсации в положение, при котором частота свободных колебаний напряжения нейтрали станет равной этому новому значению частоты сети СФиг.З,г , т.е. в случае будет обеспечена полная компенсация емкостного тока. Следовательно, включение корректора 2 на вход одновйбратора 3 позволяет получить на его выходе прямоугольные импульсы длительностью t ц , равной полупериоду частоты сети. Наличие LC-элемента в схеме корректора 2 не оказывает влияние на быстродействие системы регулирования- тока компенсации, поскольку длительность импульса iufl будет скорректирована до момента возникновения дугового замыкания. В нормальном режиме работы сети свободные колебания в контуре нулевой последовательности отсутствуют, и частота напряжения нейтрали, если оно существует в результате несимметрии сети, будет равна частоте сети; сигнал на выходе элемента сравнения также будет отсутствовать и цифровой коммутатор будет поддерживать предыдущую настройку компенсации. Блокировка сигнала на входе регулятора в этом режиме не требуется. Таким образом, предлагаемый регулятор обладает высокой точностью настройки компенсации, а благодаря отсутствию интегрирующих Звеньев повышается быстродействие его. Повьщ1ение быстродействия и точноси регулирования тока компенсации в ежиме перемежающегося дугового замыания фазы на землю ограничивает пеенапряжения до значений, безопасных ля изоляции электрооборудовешия, а акже снижает скорость восстановления апряжения на поврежденной фазе, что пособствует успешному галению дуги. роме того, быстродействие регулироваия позволяет уменьшить размеры разушений изоляции и длительность возействия перенапряжений на изоляцию . лектрооборудования в период настройи системы компенсации до резонансноо положения и тем самым уменьшить куулятивный эффект старения изоляции ети. Следовательно, применение предагаемого устройства позволит повыить надежность работы компенсирован787
ных электрических сетей высокого напряжения .
Формула изобретения
Автоматический регулятор для компенсации тока замыкания на землю, содержащий мультивибратор, выход которого подклк)чен к входу одновибратора и к первому входу элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия и точности регулирования тока компенсации, в него введены корректор длительности импульса с входами для подключения к ли8 ,
нейному напряжению сети и цифровой коммутатор, а входы мультивибратора предназначены для подключения к напряжению нейтрали, причем выход корректора длительности импульсов соединен с другим входом одновибратора, вход цифрового коммутатора соединен с выходом элемента сравнения, а выходы служат для подключения устройства
быстродействующей компенсации емкостного тока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 610236, кл. Н 02 Т 3/18, 1976
2. Авторское свидетельство СССР № 296189, кл. Н 02 Н 1/02, 1969.
fyfffff f Jf&fffff
ШП
%t
n
/« ff),ffyr9
j m m
и.
«fe.fff/
.
AKJ
1
«.
-./
./
.
