[1]Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в системах автоматической компенсации емкостных токов замыкания на землю в распределительных сетях 6-35 кВ.
[2]Известны устройства автоматической настройки компенсации емкостных токов (КЭТ), содержащие измерительный орган на основе датчика напряжения смещения нейтрали и амплитудного или фазного детектора, воздействующего на блок управления индуктивностью дугогасящего реактора (ДГР), подключаемого к сети посредством присоединительного трансформатора – фильтра нулевой последовательности [1, 2]. В таких устройствах настройка сводится к поддержанию во время нормальной работы сети максимального напряжения смещения нейтрали или ее фазы относительно определенного опорного вектора. В качестве последнего, в основном, используется линейное вторичное напряжение измерительного трансформатора напряжения.
[3]Недостатками указанных устройств являются значительное, часто недопустимое, смещение нейтрали в области резонансной настройки в сетях с преобладанием воздушных линий с высокой степенью естественной несимметрии и с кабелями из сшитого полиэтилена, обладающих большой добротностью. При глубокой расстройке регулируемого контура информационный сигнал снижается до уровня шумов, что приводит к потере управления. Они не работоспособны в сетях с комбинированным режимом заземления нейтрали, когда катушка ДГР шунтируется высокоомным резистором. Вследствие указанного системы КЭТ на основе упомянутых устройств автоматики требуют искусственного, часто регулируемого, смещения нейтрали.
[4]Известна установка, имеющая наиболее близкие к предложенной полезной модели признаки [3]. Она содержит устройство управления регулируемым посредством плавнорегулируемого ДГР, включающий микропроцессорное устройство с дисплеем, клавиатурой и внешней памятью, устройством связи с ЭВМ высшего уровня и формирователя сигналов управления исполнительным механизмом, а также входного блока согласования и фильтрации входных сигналов – резистивных делителей с нелинейной вольтамперной характеристикой, полосовых фильтров, настроенных на частоту основной гармоники напряжения сети, компараторов, аналого-цифрового преобразователя. Также устройство содержит фазокорректирующее устройство для коррекции сдвига фаз между входным и опорным сигналами в режиме настройки на резонанс, величина которого задана на уровне -90о.
[5]Информационная координата, характеризующая состояние регулируемого контура, формируется устройством измерения сдвига фаз между входным и опорным напряжениями. При превышении угла сдвига между этими напряжениями заданного уставками значения, происходит включение исполнительного органа до момента достижения максимума напряжения смещения нейтрали и последующей установкой фазовым корректором указанного угла значения -90о.
[6]Недостатком является сложность технической реализации, обусловленная исполнением устройств обработки сигналов на аналоговой элементной базе, ограниченный диапазон коррекции фазового угла φ между входными сигналами, что в некоторых режимах может явиться причиной некорректной работы устройства автоматической настройки ДГР. Постоянное поддержание резонансного режима приводит к значительным потерям в обмотке подмагничивания в случае использования реактора с подмагничиванием сердечника и цепей питания этой обмотки. Функционирование устройства полностью зависит от естественного источника напряжения несимметрии, являющегося самым нестабильным параметром сети. В симметричных кабельных сетях, где напряжение несимметрии приблизительно равно нулю, требуется дополнительное энергоемкое оборудование, чтобы обеспечить искусственную несимметрию сети. Указанные факторы препятствуют промышленному применению этого устройства.
[7]Целью предлагаемой полезной модели является упрощение технической реализации устройства автоматической настройки, улучшение эксплуатационных характеристик и расширение области применения.
[8]Указанная цель достигается тем, что в устройстве автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю, содержащем дугогасящий реактор в цепи заземления нейтрали с обмоткой подмагничивания Wп, регулируемый источник питания 5, связанный микропроцессорным устройством (МПУ) с измерительными органами на основе датчиков напряжения смещения нейтрали 6 и тока подмагничивания 4, посредством увеличения тока подмагничивания Iп, находится резонансная настройка по максимуму смещения нейтрали 3U0, фиксируется величина тока подмагничивания, соответствующая этой настройке, затем снижается ток подмагничивания на заданную величину, фиксируются значения Iп, 3U0 и фазовый угол φ. Дополнительными параметрами фиксации режима резонансной настройки являются значения напряжения смещения и фазовый угол φ между векторами этого напряжения и опорного.
[9]Целью реализации указанного алгоритма управления настройкой ДГР с подмагничиванием с поддержанием в нормальном режиме работы недокомпенсации является снижение напряжения смещения нейтрали, существенное (до 10 и более раз) уменьшение мощности потерь в ДГР и источнике питания обмотки подмагничивания, что весьма важно для электрической сети и силового оборудования в плане повышения надежности электрооборудования и электроснабжения в целом.
[10]Предлагаемое устройство реализует аналогичный прототипу амплитудный и фазовый принципы настройки, но отличную от него схему управления исполнительным органом и ограниченный состав функциональных узлов. В основу способа настройки положено свойство поддержания в сети режима с недокомпенсацией емкостных токов и малым смещением нейтрали и настройки на резонанс в режимах однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) по измеренным параметрам сети, предшествующей ОЗЗ.
[11]Таким образом, техническое решение, реализованное в соответствии с указанными признаками и связями, существенно проще аналогичных устройств и, в отличие от прототипа, имеет улучшенные эксплуатационные характеристики. Устройство может применяться в воздушных и кабельных сетях.
[12]Предложенное техническое решение характеризуется новой ранее неизвестной совокупностью признаков и может быть признано полезной моделью.
[13]На фиг. 1 приведена схема устройства автоматической компенсации емкостных токов на основе дугогасящего реактора с подмагничиванием от регулируемого источника постоянного тока.
[14]Цепь компенсации образована подключенным к распределительной электрической сети нейтралеобразующим трансформатором – фильтром нулевой последовательности 1 и последовательно соединенными с ним рабочей обмоткой Wр дугогасящего реактора 2 и датчиком тока реактора – измерительным трансформатором тока 3. Обмотка подмагничивания Wп реактора подключена к выходу регулируемого источника питания 5. В цепи указанной обмотки присутствует датчик тока подмагничивания 4, сигнал с которой поступает на вход измерительного органа МПУ 7. В этот же орган поступают сигналы, снимаемые с вторичных обмоток измерительного трансформатора напряжения 6, включенного по схеме разомкнутый треугольник и «звезда», с сигнальной обмотки Wc реактора и трансформатора тока 3.
[15]Устройство автоматической настройки работает следующим образом. В исходном состоянии ток подмагничивания обмотки реактора отсутствует и в сеть находится в режиме глубокой недокомпенсации. МПУ плавно увеличивает выходное напряжение Uу, отслеживая при этом параметры 3U0, Iп’, и фазовый угол φ. При достижении основной гармоники (50 Гц) напряжения 3U0 максимальной величины, запоминается его значение, величина тока Iп, соответствующая достигнутому максимуму напряжению 3U0, а также фазовый угол φ. В сетях с большим уровнем гармонических составляющих вместо напряжения 3U0 желательно использовать напряжение сигнальной обмотки UWc дугогасящего реактора. По сохранению указанных параметров МПУ снижает (скачкообразно или плавно) величину тока подмагничивания в n раз. Коэффициент n, определяется, исходя из соображений снижения потерь в системе подмагничивания, смещения нейтрали в интервале 2-3 и задается уставкой. Затем сохраняются в памяти МПУ значения напряжения 3U0 и фазового угла φ для установившегося значения расстройки компенсации при пониженной величине тока подмагничивания.
[16]При изменения фазовых емкостей относительно земли, например, в связанных с отключением или подключением отходящих линий, происходит изменение расстройки и связанные с ним отклонения напряжения 3U0 и фазового угла φ от запомненных в памяти МПУ, при выходе которых за пределы, заданные уставками в устройстве значений, выставляемых клавиатурой К по показаниям индикатора И, МПУ плавно увеличивает выходное напряжение Uу, увеличивая таким образом ток подмагничивания Iп обмотки Wп до значения, соответствующего новому максимуму смещения нейтрали. При достижении максимума 3U0 МПУ, в соответствии с вышеописанным алгоритмом, повторяет процесс установки режима контролируемой недокомпенсации и сохранения параметров настройки в памяти устройства.
[17]Предложенное устройство автоматической компенсации емкостных токов с дугогасящими реакторами с подмагничиванием сердечника позволяет достаточной точностью контролировать степень настройки сети во всем диапазоне регулирования и устанавливать с высокой точностью требуемый режим компенсации емкостных токов в режимах однофазных замыканий на землю по измеренным параметрам сети в нормальном режиме ее работы.
[18]Источники информации:
[19]1. Обабков В.К. Совершенствование фазового способа автоматического поддержания условий компенсации емкостных токов в кабельных сетях 6-35 кВ // Электричество, 1989, №1. С. – 18-25.
[20]2. А.с. №1026231 (СССР). Устройство для автоматической настройки плунжерных дугогасящих реакторов /О.А. Петров, А.М. Ершов, А.Н. Хабаров. Опубл. в БИ 1983, №24.
[21]3. Адаптивная система настройки контура нулевой последовательности распределительной сети 6-35 кВ /М.И Петров, И.А. Польков, И.Н. Поляков, И.Н. Степанов //Проблемы электроэнергетики на региональном уровне. Межвузовский сб. науч. тр. Чебоксары. Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. С. – 60-66.
