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

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам компенсации тЬка замыкания на землю, и предназначено для использования в первую очередь в шахтных высоковольтных кабельных сетях, специфика эксплуатации которых требует повышенной безопасности работы компенсированной сети.

Известно устройство для автоматической компенсации тока замыкания на землю, состоящее из дугогасящего реактора, блока выбора напряжения, однофазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу блока выбора напряжения, а вторичная обмотка служит для подключения к нейтрали сети, а также трехфазного трансформатора, две группы вторичных обмоток которого соединены по схеме зигзаг и подключены к выходу блока выбора напряжения, а первичная обмотка служит для подключения на напряжения .

Известное устройство обладает рядом существенных недостатков, а именно: требуется два специальных трансформатора; устройство трудно поддается автоматизации; низкая точность настройки; не компенсируется напряжение на поврежденной фазе; не обеспечивается безопасность эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, которое состоит из присоединительного трансформатора с основной вторичной обмоткой, трансформатора компенсации, трансформатора напряжения, блока управления компенсацией, основной триады тиристоров, причем нулевая точка первич ной обмотки присоединительного трансформатора соединена с одним концом первичной обютки компенсирующего трансформатора, а второй конец обмотки соединен с землей, нулевая точЧа основной вторичной обмотки присоединительного трансформатора соединена с концом вторичной обмотки компенсирующего трансформатора, а второй конец обмотки соединен с одними концами основной триады тиристоров, другие концы триады тирис торов соединены со вторичной обмоткой присоединительного трансформато ра . Выход трансформатора напряжения соединен со входом блока управления компенсацией, а выход блока соединен с цепями управления основной триады тиристоровС2, Однако эффективность работы данного устройства резко снижается с ростом величины емкостного тока сети, а при больших емкостных токах устройство не компенсирует ток в ме те замыкания на землю, не гасит устойчивую дугу, а также не обеспечивается безопасность эксплуатации ко пенсированной сети при широком изме нении емкостного тока сети. Цель изобретения - повышение без пасности эксплуатации компенсированной сети. Поставленная цель достигается в устройстве для автоматической компенсации тока и напряжения одно.фазного замыкания на землю, содержащем трехфазный присоединительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети, соедине н в звезду, нейтраль которой соеди нена с землей через первичную обмот ку однофазного компенсирующего тран форматора, вторичная обмотка присое динительного трансформатора соединена в звезду, к нейтрали которой подключена вторичная обмотка компен сирующего трансформатора, первый трехфазный тиристорный ыключатель, одной стороной подключенный к фазам вторичной обмотки присоединительного трансформатора, а на другой стороне соединенный в звезду, и тран форматор напряжения, подключенный к сети, к выходам которого подлючен блок управления компенсацией, введе ны дополнительная вторичная обмотка присоединительного трансформатора, соединенная в звезду, два трехфазных тиристорных выключателя и основной и дополнительный блоки регулирювания, каждый из которых состоит из блока подмагничивания, регулируемого и нерегулируемого дросселей, при этом питающие входы бло-ков подмагничивания подключены к фазам соответствующих вторичных обмоток присоединительного транформатора, управляемые входы подключены к индивидуальным выходам блока управления компенсацией, а управляющие выходы подключены к обмотке подмагничивания соответствующего регулируемого дросселя, рабочая обмотка регулируемого дросселя основного блока регулирования включена между общей точкой первого тиристорного выключателя .и нерегулируемым дросселем, второй конец которого соединен с первым концом вторичной обмотки трансформатора компенсации, к точке соединения дросселей подключена общая точка второго тиристорного выключателя, второй гстороной подключенного к фазам дополнительной вторичной обмотки присоединительного трансформатора, к которым подключен также третий тиристорный выключатель, между общей точкой другой стороны которого и нерегулируемым дросселем дополнительного блока регулирования включена рабочая обмотка регулируемого дросселя этого блока, второй конец нерегулируемого дросселя подключен к общей точке дополнительной вторичной обмотки, а к точке соединения регулируемого и нерегулируемого дросселей дополнительного блока регулирования подключен второй конец вторичной обмотки трансформатора компенсации. На чертеже изображена Принципиальная схема предлагаемого устройства. Схема состоит из присоединительного трансформатора 1, котооый подключается к сети 2. Присоединительный трансформатор имеет первичную обмотку 3, основную 4 и дополнительную 5 вторичные обмотки. Нерегулируемый дроссель 6 основного делителя напряжения 7 подключен к нулевой точке основной вторичной обмотки Ц присоединительного трансформатора 1, а регулируемый дроссель 8 с подмагничиванием подключен к общей точке тиристорного выключателя 9- Основной блок подмагничивания 10, подключенный к основной вторично11 обмотке k присоединительного трансформатора 1, своим входом соединен с блоком управления компенсацией 11, а выходом - с обмоткой подмагничивания 12 регулируемого дросселя 8 основного делителя напряжения 7Общая точка тиристорного выключателя 13 подключена к средней точке основного делителя напряжения 7. Тиристорные выключатели 13 и И и дополнительный блок подмагничива1 1я 15 подключены к дополнительной вторичной обмотке 5 присоединительного трансформатора 1. Нерегулируемый дроссель 16 дополнительного делителя напряжения 17 присоединен к нулевой точке дополнительной вторичной обмотки 5 присоединительного трансформатора 1. А регулируемый дроссель 18 с подмагничиванием соединен с общей точкой тиристорного выключателя 1. Дополнительный блок подмагничивания 15 своим входом соединен с выходом блока управления компенсацией 11, а выходом подключен к обмотке подмагничивания 19. Вход блока упра ления компенсацией 11 соединен с вы водом трансформатора напряжения 20. Первичная обмотка 21 компенсирую щего трансформатора 22 включена меж ду землей и нулевой точкой первично обмотки 3 присоединительного трансфо матора 1. А вторичная обмотка 23 компенсирующего трансформатора 22 включена между средней точкой дополнительного делителя напряжения 17 и нулевой точкой вторичной обмотки k присоединительного трансформатора 1 Вторичные обмотки присоединитель ного трансформатора А и 5 включены встречными звездами. Основная компен сирующая электродвижущая сила снима ется с одной из фаз прямой звезды 5 через соответствующий тиристорный выключатель 13- Цепи управления от блока управления компенсацией 11 к тиристорам не показаны. Для случа когда замыкается на земле фаза А, включенные тиристорные выключатели заштрихованы. Элементы под номерами 7,10 и 12 объединяются в один общий блок под названием основной блок регулирования 2А, а элементы под но мерами 15, 17 и 19 объединяются в один общий блок под названием дополнительный блок регулирования 2 Чтобы полностью исключить ток в пов режденной фазе и компенсировать ее потенциал до нуля при любом значении сопротивления заземления необхо димо к вектору компенсирующей электродвижущейся силы (.ЗДС) прибаЦ 6 вить некоторое корректирующее напряжение. Величина тока замыкания изменяется в зависимости от емкости сети, т.е. величину корректирующего напряжения надо регулировать. Корректирующее напряжение содержит продольную и поперечную составляющие, причем продольная составляющая больше поперечной составляющей. Соотношение этих составляющих зависит от величин индуктивной и активной составляющих сопротивления компенсирующего трансформатора 22. Поперечная составляющая корректирующего напряжения снимается посредством дополнительного делителя напряжения 17 с отстающей фазы прямой звезды 5, а продольная составляющая - посредством делителя напряжения 7 с одноименной фазы обратной звезды k (-А). Реактивные делители напряжения 7 и 17 состоят из линейных низкоомных дросселей 6 и 16 на выходе, с которых снимается малое напряжение (не более 20 В при ифг220 В). .Входными сопротивлениями этих регулируемых делителей напряжения являются дроссели 8 и 18 с подмагничиванием, которые через блоки подмагничивания 10 и 15 управляются регулятором 11. Регулятор 11 устанавливает корректирующие напряжения такими, чтобы обе составляющие напряжения поврежденной фазы относительно земли были равны нулю. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить компенсацию не только тока замыкания на землю, но и компенсацию напряжения на поврежденной фазе, при любой емкости сети, а также повысить безопасность эксплуатации компенсированных сетей, что особенно важно для шахтных сетей, и сократить простои от перерыва электроснабжения. Формула изобретения Устройство для автоматической компенсации тока и напряжения однофазного замыкания на землю, содержащее трехфазный присоединительный трансформатор, первичная обмотка которого, подключенная к сети, соединена в звезду, нейтраль которой соединена с землей через первичную обмотку однофазного компенсирующего трансформатора, вторичная обмотка присоединительного трансформатора соединена в звезду, к нейтрали которой подключена вторичная обмотка компенсирующего трансформатора, первый трехфазный тиристорный выклю.чатель, одной стороной подключенный к фазам вторичной обмотки присоединительного трансформатора, а на другой стороне .соединенный в звездууИ трансформатор напряжения, подключенный к сети, к выходам которого подключен блок уп| авления компенсацией, о т л ичающееся тем, что с целью повыше(ия безопасности эксплуатации сети, в него введены дополнительная вторичная обмотка присоединительного трансформатора, соединенная в звезду, два трехфазных тиристорных выключателя и основной и дополнительный блоки регулироваS ия, каждый из которых состоит из блока подмагничивания, регулируемого и нерегулируемого дросселей, при этом питающие входы блоков подмагничивания подключены к фазам соответствующих вторичных обмоток присоединительного трансформатора, :управляемые входы подключены к индивидуальным выходам блока управлени компенсацией, а управляющие выходы подключены к обмотке подмагничивания соответствующего регулируемого дросселя, рабочая обмоЧ-ка регулируемого дросселя основного блока регулирования включена между общей точкой первого тиристорного выключателя и нерегулируемым дросселем, второй конец которого соединен с первым концом вторичной обмотки трансформатора компенсации, к точке соединения дросселей подключены общая точка второго тиристорного выключателя, второй стороной подключенного к фаза дополнительной вторичной обмотки присоединительного трансформатора, к которым подключен также т зетий тиристорный выключатель, между общей точкой другой стороны которого и нерегулируемым дросселем дополнительного блока регулирования включена рабочая обмотка регулируемого дросселя этого блока, второй конец нерегулируемого дросселя подключен к общей точке дополнительной вторичной обмотки, а к точке соединения регулируемого и нерегулируемого дросселей дополнительного блока регулирования подключен второй конец вторичной обмотки трансформатора компенсации. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 559325, кл. Н 02 Н 9/08, 1977.

2.Музалевский А.А. Метод глубокого снижения потенциала аварийной фазы относительно земли в электроустановках с изолированной нейтралью Уголь, 1978,И 8, с. 49-51

frtfrnTnTHTTb.