Устройство для автоматического регулирования индуктивного тока компенсации блока защиты от замыкания на землю Советский патент 1981 года по МПК H02H9/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНДУКТИВНОГО ТОКА КОМПЕНСАЦИИ БЛОКА ЗАЩИТЫ Изобретение относится к устройствам автоматической настройки компенсации емкостной составляющей тока утечки и предназначено для работы в низковольтных электрических сетях трехфазного напряжения. Известно устройство для автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки, содержащее генератор повышенной частоты, соединенны с резонансным усилителем переменного тока, нагрузкой которого является колебательный контур, состоящий из первичной обмотки трансформатора, параллельно которой включены балласт ная емкость и две катушки индуктивности, соединенные последовательно, между точкой соединения которых вклю чен емкостной присоединительный фильтр. Вторичная обмотка указанного трансформатора через амплитудный детектор и усилитель постоянного тока подключена к обмотке управления компенсирующего дросселя 1. ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ Однако в этом устройстве ограниченная добротность колебательного контура не позволяет достичь необходимой точности компенсации в широком диапазоне изменения емкости сети. Так, при приближении емкости сети к максимальному значению амплитуда напряжения на выходе трансформатора колебательного контура изменяется незначительно, что приводит к снижению добротности катушек индуктивности при помощи использования магнитных сердечников не приемлемы. Последнее обусловлено тем-, что при возникновении в сети несимметричных утечек по цепи катушек индуктивности и трансформатора протекает ток промышленной частоты, дополнительно перемагничивающий сердечники. В результате устройство становится неработоспособным. Известно также устройство для автоматической компенсации емкостных токов утечки, содержащее компенсирующии дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, автогенератор, индуктивный датчик и емкостной присоединительный фильтр, соединенный последовательна с входом индуктивного датчика и подключенный к выходу автогенератора, а также усилитель постоянного тока, вход которого подключен через согласующий элемент к выходу индуктивного датчика, а выход к управляющему входу ком пенсирующего дросселя. Особенностью устройства является совмещение функций генератора и резонансного усилителя в одном каскаде - автогенераторе повышенной частоты 2. Устройству присущи недостатки пре дыд щего. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки, содержащее компенсирующий дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, соединенные последовательно измерительный генератор повышенной частоты, усилитель переменного тока и амплитудны детектор (выпрямительный мост), подключенный к управляющему входу компенсирующего дросселя, а также емкос ной фильтр присоединения, искусствен ная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор и катушку индуктивности. Последняя через заградительный фильтр промышленной час тоты включена в цепь обратной связи измерительного генератора ГЗ. К недостаткам этого устройства следует отнести невысокую точность настройки компенсирующего дросселя в широком диапазоне изменения емкости сети и ограниченный диапазон управления компенсацией, что определяется, в основном, нелинейной зависимостью амплитуды сигнала на выходе измерительного генератора от емкости сети. Указанная нелинейная зависимость обусловлена тем, что емкость сети включена не непосредственно в обратную связь генератора а через последовательно йоединенные балластную емкость и емкость присое динительного фильтра. При этом с увеличением емкости сети относительное изменение общей емкости в цепи обратной связи генератора оказывает ,4 ся незначительным. Ввиду этого напряжение на выходе измерительного генератора с увеличением емкости сети изменяется так же незначительно, что приводит к существенной погрешности настройки компенсирующего дросселя. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона компенсации. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее соединенный с землей компенсирующий дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, соединенные последовательно усилитель переменного тока и амплитудный детектор, подключенный к управляющему входу компенсирующего дросселя, и подключенный к сети емкостной фильтр присоединения, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор и катушку индуктивности, дополнительно снабжено релейным элементом, частотным детектором и ограничительным резистором, причем выход частотного детектора подключен к входу усилителя переменного тока, вход релейного элемента подключен к катушке индуктивности, а выход к входу частотного детектора и через ограничительный резистор к точке соединения балластного конденсатора и катушки индуктивности. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 графики, поясняющие его работу. Схема устройства содержит присоединительный дроссель 1, подключенный к сети 2 через присоединительный трансформатор 3, емкостной присоединительный фильтр k, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор 5 и катушку 6 индуктивности. Схема также включает в себя соединенные последовательно релейный элемент 7, частотный детектор 8, усилитель 9 переменного тока и амплитудный детектор 10. Вход релейного элемента 7 подключен к катушке 6 индуктивности, а выход к входу частотного детектора 8 и через ограничительный резистор 11 к точке соединения балластного конденсатора 5 и катушки 6 индуктивности. Выход детектора 8 подключен через усилитель 9 переменного тока и амплитудный детектор 10 к обмотке управления компенсирующего дросселя 1. На фиг.2 представлены: кривая 12 зависимость от емкости сети частоты автоколебаний, создаваемых устройством; кривая 13 - требуемая зависимость тока управления дросселя 1 от емкости сети; кривая Н - требуемая амплитудно-частотная характеристика детектора 8. Устройство работает следующим образом. Релейный элемент 7, ограничительный резистор 11 и колебательный LCконтур, состоящий из индуктивности L катушки 6, емкости С присоединительного фильтра k, емкости Сг балластного конденсатора 5 и суммарной емкости С фаз сети 2 относительно земли, образуют замкнутую нелинейную систему, работающую в автоколебательном режиме. Частота автоколебаний совпадает с собственной частотой LC-контура и равна UJ - Сф С5 С Автоколебательный режим нелинейной системы сохраняется также в слу.чае, если напряжение на вход релейного элемента 7 поступает не непосредственно с катушки 6 индуктивности, ас ее вторичной обмотки. Ограничительный резистор 11 при этом должен быть всегда включен между выходом релейного элемента 7 и точкой соединения конденсатора 5 и катушки б, так как замыкает собой в нелинейной системе цепь положительной обрат ной связи. Таким образом, на выходе релейного элемента возникают колебания постоянной амплитуды с частотой (jj , зависящей от емкости сети. Параметры LC-контура выбираются таними, чтобы величина изменяющейся частоты Ш была равна единицам килогерц. При этом компенсирующая цепь, состоящая из дросселя 1 и присоединительного трансформатора 3, а также активное сопротивление изоляции и несимметрич ные утечки сети 2 существенного влия ния на величину частоты автоколебани не оказывают. Для формирования сигнала управления индуктивного тока компенсации, полученные частотно-модулируемые колебания UPJ (t) постоянной амплитуды преобразовываются при помощи частотного детектора 8 в амплитудно-модулируемые. На фиг.2 показано также графическое построение амплитудно-частотной (корректирующей) характеристики Ik частотного детектора 8 по требуемой характеристике 13 тока управления Ivj (с) дросселя 1 и имеющейся зависимости 12 модулирующей частоты автоколебаний о) от емкости сети. Корректирующая характеристика частотного детектора имеет вид возрастающей экспоненты с убыванием частоты uj (кри- вая lU). В известном диапазоне изменения емкости сети: Сб(,С(,,), в качестве корректирующей характеристики используется резонансная амплитудно-частотная характеристика .колебательного звена с соответствующей добротностью. При этом рабочим участком резонансной кривой (кривая 14) является склон характеристики, лежащий в области частот, превышающих частоту резонанса. Резонансная же частота характеристики устанавливается близкой или равной минимально возможной частоте автоколебаний при бесконечной емкости сети UJg 1 imvjD - V2 Сформированное напряжение Ц4.5() на выходе детектора 8 после усиления по мощности блоком 9 и амплитудного детектирования звеном 10 определяет ток управления 1а(С), линейного в функции от емкости сети, что определяет высокую точность настройки индуктивного тока компенсации. Предлагаемое устройство работоспособно в широком диапазоне изменения емкости сети, так как это сводится к простому установлению необходимой добротности резонансной частотной характеристики детектора. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования индуктивного тока компенсаций блока защиты от замыкания на землю, содержащее соединенный с земей компенсирующий дроссель, подклюенный к сети через искусственную нуевую точку, соединенные последовательно усилитель переменного тока и амплитудный детектор, подключенный к управляющему входу компенсирующего и подключенный к сети емдросселя, костной фильтр присоединения, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор и катушку индуктивности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазон компенсации, оно снабжено релейным элементом, частотным детектором и ог раничительным резистором, причем выход частотного детектора подключен к входу усилителя переменного тока, вход релейного элемента подключен к катушке индуктивности, а выход к вхо ду частотного детектора и через огра ничительный резистор к точке соединения балластного конденсатора и катушки индуктивности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свиде/ельство СССР N° 93857, кл. Н 02 I 3/18, 197. 2.Авторское свидетельство СССР f 670998, кл. Н 02 I 3/18, 1978. 3.Дзюбан B.C. Устройство автомат 1ческой компенсации емкостной составляющей токов утечек в подземных низковольтных электрических сетях. Сб. Взрывобезопасное электрооборудование. Вып.10, 1966, с.8-13.

t/Ч ГУ