Устройство для компенсации тока замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью Советский патент 1982 года по МПК H02H9/08 H02J3/18 

Изобретение относится к автоматическим устройствам компенсации емкостного и активного тока замыкания . на землю и предназначено для использования в первую очередь в шахтных высоковольтных кабельных сетях, специфика эксплуатации которых требует повышенной надежности и безопасности работы компенсированной сети. Кроме того, предлагаемое устройство может найти широкое применение как в промышленных, так и в городских или сельских сетях.

По основному авт. св. № 765920 известно устройство, содержащее три реле напряжения, три дросселя насьоцения с основной и дополнительной обмотками подмагничивания. Каждый из дросселей включен между соответствующей фазой сети и землей. Основные обмотки подмагничивания подключены последовательно к основному регулируемому источнику постоянного тока, а дополнительные обмотки подмагничивания соединены параллельно и каждая из них подключена к дополнительному регулируемому источнику постоянного тока через контакт реле напряжения, подключенного к фазе сети, отстающей от фазы, к которой подключен дроссель 1.

Недостатком устройства является то, что устройство не позволяет осуществить автоматическую компенсацию емкостного и активного тока замыкания на землю, что снижает надежность и безопасность эксплуатации компенсированной сети, снижает точность

10 настройки.

Цель изобретения - повышение надежности и безопасности эксгглуатации, повышение точности компенсации.

Поставленная цель достигается

15 тем, что известное устройство снабжено трансформатором напряжения, дополнительными размыкающими контактами реле напряжений, основным и дополнительным фазовыми детекторами,

20 фильтром усилителем-ограничителем, причем выход основного фазового детектора подключен к входу основного регулируемого источника постоянного тока, выход дополнительного фазового

25 детектора подключен к выходцу дополнительного регулируемого источника постоянного тока, а первые выходы основного и дополнительного фазовых детекторов подключены к вторичной

30 обмотке трансформатора напряжения.

контролирующей напряжение смещения нейтрали, а вторые входы указанных фазовых детекторов подключены через дополнительные размыкающие контакты реле напряжений и фильтр усилительограничитель к вторичным обмоткам дополнительного трансформатора напря жения, контролирующим фазные напряжения.

На фиг. 1 изображено устройство для автоматической компенсации емостного и активного тока замыкания а землю; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений при замыкании на землю.

Устройство для автоматической компенсации емкостного и активного тока замыкания на землю (фиг. 1) содержит три компенсирующих дроссея 1 с подмагничиванием, рабочие обмотки 2 которых включены звездой между фазами сети и землей, обмотки 3 основного подмагничивания всех росселей 1 соединены последовательно и подключены к основному регулируемому источнику 4 постоянного тока а обмотки 5 дополнительного подмагничивания подключены параллельно через размыкающие контакты фазных реле минимального напряжения б - 8 к дополнительному регулируемому источнику 9 постоянного тока. Фазные реле минимального напряжения 6-8 включены на соответствующие фазные напря женин трансформатора 10 напряжения. На входы основного фазового детектора 11 и дополнительного фазового детектора 12 подаются от трансформатора 10 напряжения смещения нейтрали (вход I) и напряжение поврежденной (вход II). Причем напряжение поврежденной фазы подается на фазовые детекторы через фильтр усилитель-ограничитель 13 и соответствующий дополнительный размыкающий контакт, соответствующих фазовых реле минимального напряжения 6-8.

Выход основного фазового детектора 11 подключен к основному регулируемому источнику 4 постоянного Тгока, а выход дополнительного фазового детектора 12 подключен к дополнительному регулируемому источнику 9 постоянного тока.

.При возникновении замыкания на землю в фазе А через переходное сопротивление R (фиг. 2) напряжение смещения нейтрали подается на входы 1 фазовых детекторов 11 и 12, Реле 6 отпускает якорь, так как напряжение поврежденной фазы падает. При этом соответствующие замыкающие контакты замыкаются.

Напряжение поврежденной фазы относительно земли идусодержит высшие гармоники, уровень которых тем больше, чем ниже сопротивление месте замыкания на землю. Для исключения погрешностей фазовых детекторов от высших гармоник напряжение Цд предварительно подается на вход фильтрующего усилителя-ограничителя 13, где высиче гармоники подавляются а напряжение промышленной частоты и. усиливается и ограничивается.

С выхода блока 13 напряжение идх (усиленное и отфильтрованное от выс,ших гармоник) поступает на вторые входы II двух фазовых детекторов 11 и 12, на первые входы 1 которых в качестве коммутирующего напряжения подводится напряжение нейтрали .

В рассматриваемом режиме когда на землю замкнулась фаза А, дополнительное подмагничивание будет подведено к дросселю в-фазе С, что на векторной диаграмме напряжений (фиг. 2) условно изображается некоторым добавочным сопротивлением Х| включенным между фазой С и землей. Симметричное подмагничивание дросселей 1 блоком 5 основного подмагничивания представляется эквивалентным индуктивным сопротивлением нулевой последовательности , включенным между нейтралью О и землей i

Регулирование величины Хцц вызывает преимущественно изменение фазы вектора U-xo / т.е. поворот вектора относительно точки 0. Этот вектор описывает большую круговую диаграмму построенную на p eзoнaнcнoм векторе Ujop/ как на диаметре. При наличии активной составляющей в остаточном токе в месте замыкания на землю эта круговая диаграмма не достигает точки А (ее диаметр меньше фазного напряжения сети UJQP йдд), что обуславливает некоторое остаточное напряжение на поврежденной фазе сети при резонансной настройке XJ QРегулирование индуктивного сопротивления X(jC вызывает изменения преимущественно величины вектора } т.е. размера круговой диаграмгфл, которая при некотором значении Х,с, может пройти через точку А. Необходимо выбрать такие значения- Х(о и Х(с чтобы конец вектора 630 потенциал точки совпал с т.очкой А диаграммы напряжений (фиг. 2). Для этого в основном фазовом детекторе 5 опорное напряжение поворачивается на постоянный угол 90°. Тогда на выходе блока 5 появляется напряжение, пропорциональное углу сдвига фазы между напряжениями ид-, (фиг.2), т.е. появляется сигнал, пропорциональный изменению вектора if по поперечной оси, а на выходе блока 9 появляется напряжение, пропорциональное углу ( между напряжением иду и вектором UJO, перпендикулярным к Ujo т.е. вырабатывается сигнал, пропорциональный изменению вектора U-ip по продольной оси.

Напряжение с блоков фазовых детекторов 11 и 12 поступают соответственно на выходы блоков 5 и 9 подмагничивайия, где они интегрируются и преобразуются в соответственные токи подмагничивания дросселей 1. Благодаря такому двойному регулированию напряжения Uj по. продольной и поперечной осям вектора , величины и ьс соответствующие токи подмагничивания автоматически устанавливаются такими, что потенциал точки л) практически совпадает с потенциалом точки А на диаграмме напряжений, а остаточный ток в месте замыкания сети на землю состоит только из высших гармоник (фиг. 2).

Использование - предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие, точность компенсации и вследствие этого надежность и безопасность Эксплуатации компенсированной сети, что особенно важно для шахтных высоковольтных сетей в результате применения автоматического регулятора.

Формула изобретения

Устройство для компенсации тока замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью по авт. св.

Т 765920,-о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности эксплуатации, повышения точности компенсации, оно снабжено трансформатором напряжения,

J дополнительными размыкающими контактами реле напряжений, основным и дополнительным фазовыми детекторами, фильтром усилителем-ограничителем, причем выход основного фазового детектора подключен к входу основного регулируемого источника постоянного тока, выход дополнительного фазового детектора подключен к входу дополнительного регулируемого источника постоянного тока, первые входы основного и дополнительного фазовых детекторов подключены к вторичной обмотке трансформатора напряжения, контролирующей напряжение сметцения нейтрали, а вторые входы указанных

0.фазовых детекторов подключены через дополнительные размыкающие контакты реле напряжений и фильтр усилительограничитель к вторичным обмоткам . дополнительного трансформатора напряжения, контролирующим фазные напряжения.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

п 765920 по заявке 2579057, кл. Н 02 D .3/18. 1478.