Способ автокомпенсации емкостного тока утечки на землю в трехфазной электрической сети Советский патент 1981 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к способа автоматической компенсации емкостных токов утечки и предназначен, в основном, для повьшения точности настройки .компенсирующих дросселей, обеспечивающей снижение емкостных токов утечки в электрических сетях с изолированной нейтралью трансформатора. Известны способы автокомпенсзции, заключающиеся в измерении емкости сети с помощью тока оперативного источника и преобразовании сигнала, пропор ционального измеренной емкости в ток подмагничивания компенсирующего дросселя, осуществляющего настройку после него в резонанс с емкостью сети LlJНедостатком указанного способа автокомпенсации является невозможность учета состояния компенсирующего дрос.селя: напряжения на нем, индукции в его магнитопрОБОде. Это приводит к то му, что ток управления компенсирующего дросселя не зависит от его парамет .ров и от величины сопротивления и ви- да утечки. Однако требуемый ток управления, необходимый для резонансной настройки компенсирующего дросселя в зависимости от вида утечки (однофазная, двухфазная и т.д. , колеблется в широких пределах, так как величина напряже1шя на компенсирующем дросселе может при этом изменяться от О до фазного напряжения сети, в связи с чем точность настройки цепи компенсации по указанному способу в широком диапазоне изменения активных сопротивлений утечки недостаточно высока. Известны способы автокомпенсации, в которых системой автоматического регулирования, замкнутой на вспомогательный дроссель насыщения, включённый через систему фильтров между фазами сети и землей, указанный вспомогательный дроссель настраивается в резонанс с емкостью сети на оперативной частоте током, который вводится в обмотку управления компенсирующего дросселя, настраивая последний в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте сети 2. Однако согласно этому способу зам нутой системой автоматического регулирования не охватывается компенсирующий дроссель, не контролируется его состояние. Неучет напряжения на компенсиру1-эщем дросселе и индукции в его магнитопроводе приводит к сущест венным погрешностям при настрой се компенсирующей цепи при различных видах и величинах сопротивления утечки. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автокомпенсации, который заключа ется в измерении емкости сети и экви валентной индуктивности компенсирующего дросселя с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного дросселя тока высокой частоты и настройке компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети на рабочей часто те, замкнутой на компенсирующий дроссель системой автоматического регули.рования, отрабатывающей сигнал рассогласования изменением индуктивности компенсирующей цепи ГЗ1, Для настройки компенсирующей цепи ток оперативного источника накладыва на емкость сети и на рабочие и на измерительные обмотки компенсирующего дросселя. При этом преобладание индук тивного или емкостного характера оперативного тока определяет работу дат.чика настройки - фазочувствительного детектора. Наложение тока оперативного источника и на рабочие, и на измерительные обмотки приводит к тому, чт ток управления- фазочувствительного де тектора определяется не только емкостью сети и индуктивностью измерительной обмотки компенсирующего дросселя но и индуктивностью рабочих его обмоток. Кроме того, электрическая связь между измерительными и рабочими обмот ками дросселя обуславливает необходимость включения в цепь измерительных обмоток дополнительного дросселя с воздушным зазором и фильтра присоединения их к земле для исключения вли яния напряжения смещения нейтрали про мышленной частоты на работу системы автоматического регулирования и умень шения влияния изменения индуктивности рабочих обмоток.на индуктивность измерительных обмоток. Однако такое терсническое решение наряду с усложнением устройств компенсации не позво04ляет получить стабильные характеристики настройки цепи компенсации в широком диапазоне изменения емкости се-ти. Это вызвано тем, что параметры дросселей, особенно с регулируемым воздушным зазором, имеют, как правило, значительный разброс параметров, которые изменяются как при изготовлении (штамповка, термообработка магнитопроводов ), так и в процессе эксплу- атации (колебание напряжения в сети, старение, механические воздействия). Если изменения параметров при изготовлении могут быть учтены индивидуальной настройкой устройств компенсаций, то изменения параметров в процессе эксплуатации учесть невозможно. Этот недостаток.особенно проявляется при растройке цепи компенсации по указанному способу, так как условием настройки в резонанс с емкостью сети на промышленной частоте tl) индуктивности LAO рабочих обмоток компенсирующего дросселя является настройка индуктивности LUT, измерительных обмоток в резонанс с емкостью сети на частоте о оператив( 1 ного источника 1 fs -rs-I Ч-иг 1 зультате этого Даже небольшая расстройка индуктивности в цепи измерительных обмоток приводит к существенным погрешностям в настройке компенсирующего дросселя, что особенно проявляется при максимальных значениях емкости сети. Цель изобретения - повышение точности компенсации в широком диапазоне изменения емкости сети. Поставленная цель достигается тем, то в способе автокрмпенсации, заклюающемся в измерении емкости сети и квивалентной индуктивности компенсирущего дросселя с помощью наложенного а рабочую сеть и обмотки указанного росселя тока высокой частоты и натрогйки компенсирующей цепи в -резоанс с емкостью сети на рабочей часоте, замкнутой на компенсирующий россель системой автоматического реулирования, отрабатьшающей сигнал ассогласования изменением индуктивости компенсирующей цепи, на рабочую еть накладывают постоянный оперативый ток, измеряют его величину, сравивают -с величиной тока высокой часоты, наложенного на рабочую сеть, их разность с величиной тока высоой частоты в цепи измерительных оботок компенсирующего дросселя и полуценную разность токов преобразуют в сигнал рассогласования. На чертеже представлена принципиальная блок-схема соединений функцио нальных узлов для реализации предложенного способа автокомпенсации емкостных токов утечки. Источник высокой частоты 1 с помо щью присоединительного емкостного фильтра 2, измерительного блока 3 и трансформатора 4 подключен к фазам сети с активными 5 и емкостными 6 проводимостями изоляции относительно земли. С помощью трансформатора 7 и датчика 8 указанный источник 1 присо единен к измерительным обмоткам 9 и 10 компенсирующего дросселя с рабочи ми обмотками 11, 12 и 13, 14, которы через измерительный блок 15 и индуктивный присоединительный фильтр 16 подключены к фазам сети, а через раз делительный конденсатор 17 присоединены к земле, управляющие обмотки 18 и 19 указанного компенсирующего дросселя подключе1ы к выходу релейного эл мента 20, вход которого присоединен к выходу блока сравнения токов 21. Вход блока 21 сравнения токов подключен к выходу датчика 8, который измеряет ток, пропорциональный индуктивности измерительных обмоток 9, 10 и к выходу блока сравнения токов 22, си нал с которого является функцией емкости сети 6. Последнее обусловлено тем, что в блоке 22 происходит сравнение тока высокой частоты, снимаемого с измерительного блока 3, который пропорционален активной 5 и емкостной 6 проводимостям изоляции сети, и постоянного тока, снимаемого с измерительного блока 15, который пропорционален только активной 5 проводимос ти изоляции сети. Постоянньй оператив ный источник 23 для измерения активно го сопротивления 5 изоляции подключен параллельно разделительному конденсатору 17. Сигнал рассогласования, появляющийся на выходе блока 21 сравнения с помощью релейного элемента 20, управляет током подмагничивания компенсирующего дросселя в его обмотках управления 18 и 19. При появлении сигна ла рассогласования, например, из-за увеличения емкости сети 6, релейный элемент 20 .замыкает цепь постоянного тока в обмотках управления 18 и 19j в результате чего обеспечивается подмагничивание магнитопровода дросселя -и индуктивность рабочих обмоток 11-14 30i уменьшается.- Вследствие-этого, ток в измерительных обмотках 9 и 10 дросселя увеличивается до тех пор, пока не достигнет тока, снимаемого с блока 22, пропорционального измеряемой емкости сети 6. Сигнал рассогласования на выходу блока 21 в этом случае становится равным нулю и релейный элемент 20 разрывает цепь тока в обмотках управления 18 и 19. В результате индуктивность компенсирующего дросселя увеличивается, а, следовательно, ток в измерительных обмотках 9 и 10 уменьшается. При этом на выходе блока 21 сравнения опять появляется сигнал рассогласования, приводящий цепь постоянного тока в обмотках управления 18 и 19 в состояние проводимости. Цикл повторяется. Таким образом, условием резонансной настройки цепи компенсации, состоящей из рабочих обмоток 11-14, дросселя, индуктивного присоединительного фильтра 16 и разделительного конденсатора 17, является равенство тока, пропорционального сигналу, являющегося функцией емкости сети 6,и тока, пропорционального индуктивности измерительных обмоток 9 и 10. Предложенное техническое решение позволяет значительно упростить устройства, реализующие предложенный способ автокомпенсации, так как в них не требуются специальные функциональные узлы для устранения влияния напряжения смещения нейтрали промышленной частоты на работу системы автоматического регулирования и уменьшение влияния изменения индуктивности рабочих обмоток на параметры измерительных обмоток. При -зТом измерение емкости сети 6 осуществляется достаточно точно в широком диапазоне ее изменения и характеристика сигнала, являющегося функцией измеряемой емкости, не зависит ни от активных проводимостей 5 изоляции сети, ни от колебаний напряжения в сети, ни от вида утечки (однофазная, двухфазная и др.) которая одинаково влияет как на цепь измерения тока высокой частоты в блоке 3, так и постоянного тока в блоке 15, а различные приращения в этих цепях после блока 22 сравнения токов взаимно компенсируются. В то время цепь измерения индуктивности учитьшает состояние дросселя: напряжение на дросселе, индукцию в его магнитопроводе. Это обусловлено тем, что требуемый ток управления для изменения индуктивности рабочих обмоток зависит от вида и величины активной утечки в сети, а,.следовательно, и от напряжения на дросселе, в силу чего изменение индуктивности измерительных обмоток при различных видах утечки учитывается и автоматически вводится в систему отрабо ки рассогласования. В .связи с тем, .что на практике уст ройства автокомпенсацни емкостных токов утечки применяются совместно с устройством контроля сопротивления изоляции и защитного отключения (реле утечки):, в которых в качестве оперативного источника используется постоянный ток, для упрощения устройства автокомпенсации, реализующих предложенный способ, в качестве источника постоянного оперативного тока возможнр использование источника постоянного тока устройств контроля сопротивления изоляции. Таким образом, предло женный способ автокомпенсации емкостных токов утечки свободен от перечисленных недостатков известных способов и позволяет упростить и повысит, эффективность компенсации емкостной составляющей токов утечки в сетях с изолированной нейтралью трансформ тора. Формула изобретения Способ автокомпенсации емкостного, тока утечки на землю в трехфазной электрической сети, заключающийся в измерении емкости сети и эквивалентной индуктивности компенсирующего дросселя с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного дросселя тока высокой частоты и настройке компенсирующей цепи в резонанс с ёмкостью сети на рабочей частоте, замкнутой на компенсд1рующий дроссель системой автоматическбгр, регулирования, отрабатывающей сигнал рассогласования изменением индуктивности компенсирующей депи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации в широком диапазоне изменения емкости сети, на рабочую сеть накладывают постоянный оперативный ток, измеряют его величину, сравнивают с величиной тока высокой частоты, наложенного на рабочую сеть, а их разность с величиной тока высокой частоты в цепи измерительных обмоток компенсирующего дросселя и полученную разность токов преобразуют в сигнал рассогласования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 213171, кл. Н Q2 Н 1/02, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 235162, кл. Н02 Н 9/02, 1965. 3.Авторское свидетельство СССР № 390620, кл. Н 02 Н 3/16, 1971.