SU1001300A1 - Device for protecting, discharging and indicating damage of shunt capacitor bank - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроэнергетике , а именно к технике защит ,ы шунтовых конденсаторных батарей (ШКБ) от внутренних повреждений, и может быть использовано дл  защи-ты от внутрифазных. и междуфазных замыканий ШКБ, србранных в звезду с изолированной или глухоз земленной нейтралью , кажда  фаза которой разделена на продольные секции.The invention relates to power engineering, in particular, to the technique of protecting, shunt capacitor batteries (SDS) from internal damage, and can be used to protect against internal phase protection. and interfacial closures of the SNB, sbrannyh in a star with isolated or deafness ground neutral, each phase of which is divided into longitudinal sections.

Кроме того, устройство обеспечивает быстрый и надежный разр д ШКБ при отключении ее от сети, а также позвол ет определить поврежденную секцию.In addition, the device provides a fast and reliable discharge of ShBB when it is disconnected from the network, and also allows you to identify a damaged section.

Известно устройство защиты и сигнализации внутренних повреждений ШКБ, основанное, на контроле величины напр жени  на последовательных р дах конденсаторов и шунтировании пocJГIeдниx при повышении напр жени  на конденсаторах выше.допустимого посредством полупроводниковых ключей, снабженных элементами сигнализации повреждений. It is known a device for protection and signaling internal damage to the BSC, based on monitoring the magnitude of the voltage on successive rows of capacitors and shunting on the same days as the voltage on the capacitors is higher than allowed by means of semiconductor switches equipped with elements of damage signaling.

Однако данное устройство требует . использовани  большого количества нестандартных полупроводниковых ключей , предназначенных дл  наружной устанрвки, что затрудн ет его практическое , применение.However, this device requires. the use of a large number of non-standard semiconductor switches designed for outdoor installation, which makes it difficult to practical use.

Известно также устройство продольной дифференциальной защиты ШКБ, ос-, нованное на сргшнении полных фазных напр жений снапр жением на нескольких последовательных р дах конденсаторов . Указанное устройство защиты устанавливаетс  в каждой фазе батареи и позвол ет по знаку разбаланса определить поврежденную секцию батареи (;2.It is also known a device for longitudinal differential protection of a SCR, based on the operation of full phase voltages by loading on several successive rows of capacitors. Said protection device is installed in each phase of the battery and allows determining the damaged section of the battery (; 2.

Однако данное устройство требует использовани  трех комплектов чувствительных дифференциальных реле, каждое из которых со;с1ержит балансирующее устройство. Кроме того, в качестве источника опорного напр жени  используетс  шинный Трансформатор напр жени , вторичные обмоткк которого , как правило, сильно загружены различными устройствами вторичной коммутации и имеют разветвленную цепь, что снижает надежность работы устройства защиты.However, this device requires the use of three sets of sensitive differential relays, each of which has a balancing device. In addition, a voltage transformer is used as a source of reference voltage, the secondary windings of which are, as a rule, heavily loaded with various secondary switching devices and have an extensive circuit, which reduces the reliability of the protection device.

ii

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому двл етс  устройство дл  ШКБ, собранных в звезду с. глухозаземленной нейтралью, принцип действи  которого основан на перераспределении напр жени  между нижней и верхней секци ми фазы батареи при повреждении конденсатора в отдельной секции, в результате чего на выходе ра зомкнутого треугольника по вл етс  напр жение небаланса. Устройство со держит измерительные трансформаторы напр жени , первичные обмотки которых присоединены к секци м батареи конденсаторов, а вторичные соед нены в разомкнутый треугольник и подключены к реагирующему органу и исполнительный элемент 3 . Однако в указанном устройстве не решен вопрос о сигнализации места по вреждени , что затрудн ет нахождение поврежденного р да конденсаторов после отключени  батареи от сет Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройс ва путем вы влени  поврежденной сек ции батареи. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство защиты шунтовой конденсаторной батареи, соединенной в Звезду, кажда  фаза которой ра делана на продольные секции, содерж щее измерительные преобразователи напр жени , выполненные в виде тран форматоров напр жени , первичные об мотки которых подключены параллельн секци м батареи, вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному органу защиты, на выход которого включен исполнительный элемент, дополнительно введен фазочувствительный блo выполненный в виде полупроводникового ключа, фазового дискриминатора, амплитудного селектора, блока питани  и указателей повреждений по коли честву секций, причем силовые входы полупроводникового ключа св заны с основными вторичнЕлми обмотками измерительных преобразователей напр  жени , собранными в разомкнутый треугольник , а.его выходы подключены к фазовому дискриминатору, цепи управлени  полупроводникового ключа соединены с выходом измерительного органа защиты, входы фазового дискриминатора св заны с выходом полупроводникового ключа и допо нительными вторичными обмотками измеритель ных преобразователей напр жени , соб ранными в Звезду, вход амплитудног селектора соединен с выходом фазового дискриминатора, а к его выходам подключены указатели повреждений, блок питани  соединен с амплитудным селектором и указател ми повреждений На фиг.1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства защиты, разр да и сигнализации повре дений ШКБс глухозаземленной нейтралью; на фиг.2 - то же, с изолированной нейтралью; на фиг.З и 4 функциональна  и принципиальна  схемы фазочувствительного блока; на фиг.5 и б - векторна  и временные диаграммы работы устройства. Устройство защиты ШКБ содержит три разр дных элемента 1-3, подключенных к верхним продольным секци м батареи, три измерительных преобразовател  4-6 напр жени , с обмотками 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2 (служащих одновременно и разр дными элементами), подключенных к нижним продольным секци м батареи, измерительный орган 7 защиты, исполнительный элемент 8 защиты и фазочувствительный блок 9, состо щий из полупроводникового ключа 10, фазового дискриминатора 11, амплитудного селектора 12, трех указателей 13-15 поврежденной фазы и блока 16 питани . Основные вторичные обмотки 4-2, 5-2, 6-2 соответствующих измерительных преобразователей 4-6 напр жени  собраны в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному органу 7 защиты и к силовым входам полупроводникового ключа 10. Выходные цепи измерительного органа 7 защиты соединены с входом исполнительного элемента 8 и цеп ми управлени  полупроводникового ключа 10. Фазовый дискриминатор 11 подключен к силовым выходам полупровод-. никового ключа 10 и дополнительным вторичным обмоткам измерительных преобразователей 4-1, 5-1, 6-1, собранным в звезду. Вход амплитудного селектора 12 соединен с выходом фазового дискриминатора 11 и блоком 16 питани , а к его выходам подключены указатели 1315 повреждений, св занные с блоком 16 питани . Дл  батарей с изолированной нейтралью установка разр дных элементов 1-3 не требуетс , так как в этом случае деление батареи на продольные секции, как правило, не выполн етс . При этом фазовый дискриминатор 11 содержит три фазочувствительных усилител  собранных по схеме Звезда в трехфаз.ную группу (фиг.4). Принцип работы, устройства основан на измерении фазы напр жени , возникающего на измерительном органе защиты при повреждении конденсаторов в одной из секций относительно Звезды фазных напр жений сети. Векторна  диаграмма напр жений дл  случа  повреждений конденсаторов в фазе А применительно к ШКБ с изолированной нейтралью приведена на фиг.5. При повреждении конденсатора в одном из р дов, измен етс  проводимость фазы, содержащей этот конденсатор , что приводит к по влению-напр жени  ЗУо смещени  нейтрали. Причем величина этого напр жени  зависит от степени несимметрии фазных проводимостей , т.е. от размера повреждени ,The closest technical solution to the proposed device is for ShBB assembled in a star with. deaf-grounded neutral, the principle of which is based on the redistribution of voltage between the lower and upper sections of the battery phase when the capacitor is damaged in a separate section, resulting in an unbalance voltage at the output of an open triangle. The device contains voltage measuring transformers, the primary windings of which are connected to sections of a capacitor bank, and the secondary are connected to an open triangle and connected to the reacting element and the actuating element 3. However, the device does not resolve the issue of signaling the location of damage, which makes it difficult to find a damaged capacitor row after disconnecting the battery from the network. The purpose of the invention is to expand the functionality of the device by detecting a damaged battery section. This goal is achieved in that a protection device for a shunt capacitor battery connected to a star, each phase of which is divided into longitudinal sections containing voltage measuring transducers made in the form of voltage transformers, the primary windings of which are connected to parallel sections of a battery , the secondary windings are connected in an open triangle and connected to a measuring protection body, the output of which includes an actuating element, a phase-sensitive block made in a semiconductor key, a phase discriminator, an amplitude selector, a power supply unit and section damage indicators, the power inputs of the semiconductor key are connected to the main secondary windings of the voltage measuring transducers assembled in an open triangle, and its outputs are connected to the phase discriminator in a voltage discriminator connected to the phase discriminator. the control circuits of the semiconductor key are connected to the output of the protection measuring body, the inputs of the phase discriminator are connected to the output of the semiconductor key and up to by the secondary secondary windings of the voltage measuring transducers assembled into the Star, the input of the amplitude selector is connected to the output of the phase discriminator, and its outputs are connected to the damage indicators, the power supply is connected to the amplitude selector and the indicators of the damage protection devices, discharges and alarms for damage to ShKBs by an earthed neutral; figure 2 - the same, with an isolated neutral; FIGS. 3 and 4 are functional and schematic diagrams of a phase-sensitive unit; 5 and b show the vector and time diagrams of the device operation. The safety device of the safety cage contains three discharge elements 1-3, connected to the upper longitudinal sections of the battery, three voltage measuring transducers 4-6, with windings 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1 , 6-2 (simultaneously serving as discharge elements) connected to the lower longitudinal sections of the battery, the protection measuring element 7, the protection actuating element 8 and the phase sensitive unit 9 consisting of a semiconductor switch 10, a phase discriminator 11, an amplitude selector 12, three pointers 13-15 damaged phase and power supply 16. The main secondary windings 4-2, 5-2, 6-2 of the corresponding voltage measuring transducers 4-6 are assembled into an open triangle and connected to the protection measuring body 7 and to the power inputs of the semiconductor switch 10. The output circuits of the protection measuring body 7 are connected to the input the actuating element 8 and the control circuit of the semiconductor key 10. The phase discriminator 11 is connected to the power outputs of the semiconductor. Nikovy key 10 and additional secondary windings of measuring transducers 4-1, 5-1, 6-1, assembled into a star. The input of the amplitude selector 12 is connected to the output of the phase discriminator 11 and the power supply unit 16, and the fault indicators 1315 connected to the power supply unit 16 are connected to its outputs. For batteries with an insulated neutral, the installation of bit cells 1-3 is not required, since in this case the division of the battery into longitudinal sections is usually not performed. In this case, the phase discriminator 11 contains three phase-sensitive amplifiers assembled according to the scheme Star in a three-phase group (figure 4). The principle of operation of the device is based on the measurement of the voltage phase arising at the measuring protection body in case of damage to the capacitors in one of the sections relative to the Star of the phase voltages of the network. The voltage vector diagram for the case of damage to capacitors in phase A with reference to an SNB with an insulated neutral is shown in Fig. 5. If a capacitor is damaged in one of the rows, the conductivity of the phase containing this capacitor changes, which leads to the appearance of the voltage of the CCU. Moreover, the magnitude of this voltage depends on the degree of asymmetry of the phase conductivities, i.e. on the size of the damage,

а фаза определ етс  фазным напр жением Уд, Ug, U(, поврежденной фазы. Если угол сдвига между опорным и контролируемым напр жением равен нулю (фиг.6), то ток в цепи усилител  протекает в течение всего отри цательного полупериода, а при угле сдвига УО ток-1ц ,в нагрузке будет протекать в течение половины положительного и половины отрицательного полупериода опорного напр жени .and the phase is determined by the phase voltage Ud, Ug, U (, damaged phase. If the shift angle between the reference and controlled voltage is zero (Fig.6), then the current in the amplifier circuit flows during the entire negative half-period, and at an angle shear UO current-1c, in the load will flow during half of the positive and half of the negative half-period of the reference voltage.

Таким образом, при изменении угла сдвига между контролируемым и опорным напр жением в пределах О + 90° посто нна  составл юща  напр жени  на нагрузке фазочувствительного усилител  измен етс  пропорционально указанному углу сдвига в пределах от максимального значени  до нул . Амплитудный селектор 12, состо щий из трех эммитерных повторителей с интегральным звеном и пороговым элементом в цепи нагрузки, контролирует величину напр жени  на нагрузке трезфазного фазочувствительного усилител  11 и при превышении последним уставки срабатывани  соответствующего порогового элемента переключает один из указателей 13-15 повреждений, в качестве которых используютс  транзисторные ключи с электромагнитным реле в коллектор , ной цепи. Thus, when the shift angle between the monitored and the reference voltage is within O + 90 °, the constant component of the load on the phase-sensitive amplifier changes in proportion to the specified shear angle from the maximum value to zero. An amplitude selector 12, consisting of three emitting repeaters with an integral link and a threshold element in the load circuit, controls the voltage on the load of a phase-locked phase-sensitive amplifier 11 and when the threshold is exceeded, the one of the 13-15 damage indicators switches as which use transistor switches with an electromagnetic relay to a collector, a circuit.

Аналогично работает устройство на батаре х с глухозаземленной цеьугралью . Однако в данном случае дл  определени  поврежденной секции (половины соответствующей фазы; оно должно содержать два одинаковых блока фазовых дискриминаторов и шесть указателей поврежденной секции. Введение в устройство фазочувствительного блока позвол ет расширить, функциональные возможности, т.е. решить важную техническую задачу по нахождению поврежденного элемента в мощной ШКБ, что значительно упрощает обслуживание батареи и снижает затраты на ее эксплуатацию.Similarly, the device operates on batteries with a low-grounded target. However, in this case to determine the damaged section (half of the corresponding phase; it must contain two identical blocks of phase discriminators and six pointers of the damaged section. Introduction of a phase-sensitive block to the device allows expanding the functionality, i.e., solving an important technical problem of finding the damaged element in a powerful SHBB, which greatly simplifies battery maintenance and reduces the cost of its operation.

Claims (3)

Формула изобретени  Устройство дл  защиты, разр да и сигнализации повреждени  шунтовой конденсаторной батареи, соединенной в Звезду, кажда  фаза которой разделена на продольные секции, содержащее измерительные преобразователи напр жени , выполненные в виде трансформаторов напр жени , первичные обмотки которых подключены параллельно секци мбатареи, вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник и подключены к измерительному органу защиты, на выход которого включен исполнительный элемент, о т л и5 чающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства путем вы влени  поврежденной секции, дополнительно введен фазочувствительный блок, выполненный 0 te виде полупроводникового ключа, фазового дискриминатора, амплитудного селектора, блока питани  и указателей повреждений по количеству секций , причем силовые входы полупровод5 никового ключа св заны с основными вторичными обмотками измерительных преобразователей напр жени , собранными в разомкнутый треугольник, а его выходы подключены к фазовому дисQ криминатору, цепи управлени  полупроводникового ключа соединены с выходом измерительного органа защиты, входы фазового дискриминатоЕ5а св заны с выходом полупроводникового ключа и дополнительными вторичными обмотками измерительных преобразователей напр жени , собранными в Звезду , вход амплитудного селектора соединен с выходом фазового дискриминатора , а к его выходам подключены 0 указатели повреждений, блок питани  соединен с амплитудным селектором и указател ми повреждений. .Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 5 1 Авторское свидетельство СССР О 813584, кл. Н 02 Н 7/16, 1978.Invention device for protecting, discharging and signaling damage to a shunt capacitor battery connected to a star, each phase of which is divided into longitudinal sections containing voltage measuring transducers made in the form of voltage transformers, the primary windings of which are connected in parallel to the battery section, secondary windings connected in an open triangle and connected to the measuring body of protection, the output of which includes an actuating element, which is 5 expanding the functionality of the device by detecting a damaged section, a phase-sensitive unit is added, made 0 te like a semiconductor key, phase discriminator, amplitude selector, power supply and damage indicators by the number of sections, the power inputs of the semiconductor key connected to the main secondary windings measuring voltage transducers assembled into an open triangle, and its outputs are connected to a phase dis-criminator, the control circuit the semiconductor key is connected to the output of the protection measuring body, the inputs of the phase discriminator Е5а are connected to the output of the semiconductor key and the additional secondary windings of the voltage measuring transducers assembled into a star, the input of the amplitude selector is connected to the output of the phase discriminator, and 0 indicators of faults are connected to its outputs power is connected to the amplitude selector and damage indicators. .Sources of information taken into account in the examination of 5 1 USSR Author's certificate O 813584, cl. H 02 H 7/16, 1978. 2.Нол/ег Apparatus and SNstems. 1962, № 58, p. 217-219.2.Nol / Apparatus and SNstems. 1962, No. 58, p. 217-219. 3. Авторское свидетельство СССР g № 750643, кл. Н 02 Н 7/16, 1978. 1., гп, гН3. USSR author's certificate g No. 750643, cl. H 02 H 7/16, 1978. 1., gp, rN Hfffg.fHfffg.f &м& m Л КЛ L kl -ч L. -h L.