Устройство для автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю Советский патент 1982 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к электрсГтехнике, в частности к компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрических сетях. В настоящее время для компенсации емкостной составляющей тока однофазного замыкания на землю к нейтрали электрической сети подключают дугогасящие реакторы, а для компенсации активной составляющей - источник дополнительного напряжения. Известно устройство, содержащее дугогасящий реактор, трехфазный трансформатор. Две группы вторичных обмоток которого соединены по схеме зигзаг, блок выбора напряжения, однофазный трансформатор l J. К недостаткам этого устройства относится то, что при возникновении расстройки компенсации по реактивной составляющей резко возрастают ток и мощность источника дополнител ного напряжения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для компенсации тока однофазного замыкания на землю, содержащее последовательно соединенные дугогасящий реактор и первую обмотку однофазного трансформатора, подключенные между нейтралью сети и землей, блок выбора напряжения, входы которого подключены к фазам сети, а выход соединен со второй обмоткой однофазного трансформатора 2. Однако при таком введении напряжения наблюдается взаимное влияние настроек компенсации по реактивной и активной составляющим тока однофазного замыкания на землю. Кроме того, при отключении блока выбора напряжения резко возрастает сопротивление первой обмотки однофазного трансформатора, что приводит к расстройке компенсации по реактивной составляющей и, следовательно, к ухудшению процесса восстановления

напряжений в электрической сети, а также к насыщению магнитопровода однофазного трансформатора при наличии замыкания на землю вследствие увеличения напряжения на первой обмотке.

Цель изобретения - повышение надежности .

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю, содержащем последовательно соединенные дугогасящий реактор и первую обмотку однофазного трансформатора, подключенные между нейтралью сети и землей, трехфазный трансформатор и трансформатор напряжения, первичные обмотки которых подключены к сети, блок выбора напряжения, входы которого соединены с вторичными обмотками трехфазного трансформатора, блоки регулирования реактивной и активной составляющих тока замыкания, входы которых подключены ко вторичным обмоткам трансформатора напряжения, и блок управления реактором, вход которого соединен с выходом блока регулирования реактивной составляющей, а выход связан с дугогасящим реактором благодаря тому, что в него введены блок регулирования напряжения, ключ, блок управления, трансформатор тока и блок защиты, причем один вход блока регулирования напряжения подключен к выходу блока выбора напряжения, другой - через трансформатор тока к нулю вторичных обмоток трехфазного трансформатора, а выход блока регулирования напряжения соединен с второй обмоткой однофазного трансформатора, параллельно которой подключены ключ и блок защиты, управляющий вход которого соединен с второй обмоткой однофазного трансформатора, при этом один вход блока управления соединен со вторичными обмотками трансформатора напряжения, а другой вход - с вторичной обмоткой трансформатора, тока, первый выход блока управления соединен с управляющим входом блока выбора напряжения, второй выход - с управляющим входом ключа, а третий с вторым входом блока регулирования активной составляющей, выход которого подключен к управляющему входу блока регулирования напряжения.

tCpdMe того, первичные и вторичные обмотки трехфазного трансформатора соединены по схеме треугольник -звезда с нулем.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. Между нейтралью электрической сети 1 и землей последовательно включены дугогасящий реактор 2 и первая обмотка однофазного трансформатора 3. К фазам электрической

o сети 1 подключены первичные обмотки трехфазного трансформатора 4 и трансформатора 5 напряжения. ВтоТэичные обмотки трехфазного трансформатора соединены со входами блока 6 выбора

5 напряжения, выход которого подключен к первому входу блока 7 регулирования напряжения, второй вход последнего через трансформатор 8 тока соединен с нулем вторичных обмоток

0 трехфазного трансформатора 4, а выход связан со второй обмоткой однофазного трансформатора 3- Параллельно второй обмотке однофазного трансформатора подключены ключ 9 и блок

10 защиты, причем управляющий вход последнего подключен к этой же обмотке. Блок 11 автоматического регулирования содержит блок 12 управления, блоки регулирования активной

13 и реактивной Т составляющих тока замыкания. Входы блоков 12,13 и 1 соединены с вторичными обмотками трансформатора 5 напряжения. Блок 12 управления имеет вход,который подключен ко вторичной обмотке трансформатора 8 тока. Выход блока k регулирования реактивной составляющей через блок 15 управления реактором связан с дугогасящим реак« тором 2. Выход блока 13 регулирования активной составляющей подключен к управляющему входу блока 7 регулирования напряжения. Первый выход блока 12 управления соединен с блоком 6 выбора напряжения, второй выход - с управляющим входом ключа 9, а третий - со входом блока 13 регулирования активной составляющей.

Трехфазный трансформатор имеет схему соединения обмоток треугольник - звезда с нулем. Такая схема соединения обмоток позволяет вводить в нейтраль сети 1 для компенсации активной составляющей напряжение, вектор, которого отстает от фазного напряжения П ,врежденной фазы на 90 электрических градусов.

Введение напряжения обусловливает noBotjoT вектора напряже5ния и тока дугогасящего реактора на такой угол, при котором ток реактора полностью компенсирует основную гармонику тока однофазного замыкания на землю. При данном способе компенсация активной составляющей, влияние вводимого напряжения на настройку по реактивной составляющей практически отсутствует (менее 0,5%). Ключ 9 служит для сохранения резонансной настройки компенсации и восстановления нормального режима электрической сети. При возникновении однофазного замыкания на землю блок 12 управления определяет поврежденную фазу, в соответствии с чем блок 6 выбора напряжения выбирает напряжение, отстающее от фазного напряжения поврежденной фазы, и подает его через блок 7 регулирования напряжения на вторую обмотку однофазного трансфор матора 3. В результате последовател но с дугогасящим реактором 2 вводит ся напряжение (ключ S при однофазном замыкании на землю отключен). Блок 1i регулирования реактивной составляющей и блок 13 регулирования активной составляющей определяют поперечную и продольную составляющие напряжения поврежденной фазы относительно земли Используя информацию об этих составляющих, блок 1 изменяет индуктив ность дугогасящего реактора, а блок 13 - величину вводимого напряжения до полной компенсации основной гармоники тока однофазного замыкания на землю. В режиме однофазного замыкания на землю блок 12 управления определя ет наличие замыкания на землю. После его ликвидации блок выдает один сигнал на отключение блока 6 выбора напряжения, одновременно второй сигнал - на включение ключа S (при прохождении тока через нуль), и тре тий сигнал - на блокировку блока 13 регулирования активной составляющей который при отсутствии замыкания на землю сохраняет свой выходной сигнал неизменным. Синхронизация изменения состояний блока 6 выбора напряжения и ключа 9 достигается с помощью тра форматора 8 тока. В результате этого восстанавливается нормальный режим работы электрической сети, причем i( процесс восстановления напряжений имеет экспоненциальный характер. Для защиты однофазного трансформатора 3 при замыкании на землю в случае отказа какого-либо из блоков, когда вторая обмотка этого трансформатора оказывается разомкнутой,служит блок 10 защиты. В указанном случае при увеличении падения напряжения на трансформаторе 3 больше уставки, срабатывает блок 10 защиты и шунтирует вторую обмотку. Благодаря этому, сопротивление первой обмотки однофазного трансформатора снижается до нормального значения. К достоинствам изобретения относится малое влияние устройства компенсации активной составляющей на настройку компенсации по реактивной составляющей, что упрощает систему автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю, мощность устройства компенсации активной составляющей практически определяется только величиной активной составляющей. Благодаря указанным эффектам повышается надежность электрической сети. Формула изобретения 1. Устройство для автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю, содержащее последовательно соединенные дугогасящий реактор и первую обмотку однофазного трансформатора, подключенные между нейтралью сети и землей, трехфазный трансформатор и трансформатор напряжения , первичные обмотки которых подключены к сети, блок выбора напряжения, входы которого соединены с вторичными обмотками трехфазного трансформатора,блоки регулирования реактивной и активной составляющих тока замыкания, входы которых подключены к вторичным обмоткам трансформатора напряжения, и блок управления реактором, вход которого соединен с выходом блока регулирования реактивной составляющей, а выход связан с. дугогасящим реактором, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены €лок регулирования напряжения, ключ, блок управления, трансформатор тока и блок защиты, причем один выход бпокл регулирования напряжения подключен к выходу блока выбора напряжения, другой - через трансформатор тока к нулю вторичных обмоток трехфазного трансформатора,а выход блока регулирования напряжения соединен с второй обмоткой однофазного трансформатора, параллельно которой подключены ключ и блок защиты, управляющий вход которого соеди,нен с второй обмоткой.однофазного трансформатора, при этом первый вход блока управления соединен с вторичными обмотками трансформатора напряжения, а другой вход - с вторичной обмоткой трансформатора тока, первый выход блока управления соединен с управляющим входом блока выбора напряжения, второй выход - с управляю908 щим входом ключа, а третий - с вторым входом блока регулирования активной составляющей, выход которого подключен к управляющему входу блока регулирования напряжения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первичные и вторичные обмотки трехфазного трансформатора соединены по схеме треугольник - звезда с нулем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР tr 559325, кл. Н 02 Н 1/02, 23.09.752. Вильгейм Р., Уотерс М. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. М,Л. ГЭИ, 1959, с.210, рис. 1бЗ.