SU1203632A1 - Device for compensating potential of faulted phase - Google Patents

Abstract

Устройство дл  компенсации потенциала поврежденной фазы предлагаетс  использовать дл  компенсации токов замыкани  на землю и потенциала поврежденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сет х. Надежность устройства повышаетс  созданием компенсирующей ЭДС в обмотках разделительного 14 и регулировочного 9 трансформатороЕ, котора  трансформируетс  через компенсирующий трансформатор 6 в сеть в противофазе с потенциалом поврежденной фазы относительно земли за счет встречного включени  первичной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора . При возникновении замыкани  в фазе А срабатьшает блок 18 управлени  компенсацией и включает вы- клн:чатель 10, далее регулируетс  коэффициент трансформации вторичной обмотки 8 регулировочного трансформатора 9 путем изменени  количества витков вторичной обмотки 8 до тех пор, пока потенциал поврежденной фазы не снизитс  до минимума. Аналогично схема работает при замыкани х на других фазах 1 При этом соотношение коэффициентов трансформации . регулировочного и разделительного трансформаторов должно быть равно 30°-5in3o , ., A device for compensating the potential of the damaged phase is proposed to be used to compensate for earth fault currents and the potential of the damaged phase relative to the earth in the mine electrical cable networks. The reliability of the device is enhanced by the creation of a compensating EMF in the windings of the separator 14 and an adjusting 9 transformer, which is transformed through the compensating transformer 6 into a network in antiphase with the potential of the damaged phase relative to ground due to the counter-switching of the primary and secondary windings of the compensating transformer. When a fault occurs in phase A, the compensation control block 18 is triggered and turns on the switch 10, then the transformation ratio of the secondary winding 8 of the control transformer 9 is adjusted by changing the number of turns of the secondary winding 8 until the potential of the damaged phase is minimized. Similarly, the circuit operates with closures x on other phases 1 In this case, the ratio of transformation ratios. adjusting and isolating transformers should be equal to 30 ° -5in3o,.,

Description

Х - индуктивное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов;X - inductive resistance of the zero sequence of connecting and compensating transformers;

«"

Изобретение относитс  к автоматическим устройствам компенсации тока и напр жени , к устройствам дл  компенсации токов замыкани  на землю и может быть использовано, в первуто очередь, дл  компенсации токов замыкани  на землю и потенциала поврелсденной фазы относительно земли в шахтных электрических кабельных сет х, специфика эксплуатации которых требует повьшенной иадех ности и . безопасности работы, кроме того, в промышленности, в городских или сельс сих сет х, как в высоковольтных, так и в низковольных .The invention relates to automatic current and voltage compensation devices, devices to compensate for earth fault currents and can be used, in the first place, to compensate for earth fault currents and the potential of the secondary phase relative to earth in the mine electrical cable networks, the specificity of which requires a higher capacity and. safety work, moreover, in industry, in urban or rural networks, in both high-voltage and low-voltage networks.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device.

На фиг, изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - векторна  диаграмма напр жений; на фиг.З - блок выбора поврежденной фазы и цепей управлени  выключател ми iFig, shows a diagram of the proposed device; Figure 2 is a vector voltage chart; FIG. 3 shows the block for selecting the faulty phase and control circuits of the switches i

Устройство (фиг.1) состоит из трехфазного присоединительного транформатора 1 с первичной обмоткой 2, соединенной по схеме звезды с нейтралью , вторичной обмоткой 3, соединенной по схеме треугольника. Первична  обмотка 2 присоединительного трансформатора 1 подключена к сети 4, а нейтраль соединена с одним концом первичной обмотки 5 компенсирующего трансформатора 6, другой конец которой . Вторична  обмотка 7 компенсирующего трансформатора 6 одним концом соединена с вторичной обмоткой 8 регулировочного трансформатора 9, а другим концо подключена к соответствующим полюсам трехфазных выключателей 10 - 12 вторична  обмотка 7 компенсирующего трансформатора 6 так же подключена другш своим концом к соответствующим полюсам выключателей 10 активное сопротивление этого же контура; активное сопротивление в месте заземлени  нейтрали . 3 ил.The device (figure 1) consists of a three-phase connecting transformer 1 with a primary winding 2 connected according to a star circuit with a neutral, secondary winding 3 connected according to a triangle circuit. The primary winding 2 of the connecting transformer 1 is connected to the network 4, and the neutral is connected to one end of the primary winding 5 of the compensating transformer 6, the other end of which. The secondary winding 7 of the compensating transformer 6 is connected at one end to the secondary winding 8 of the adjusting transformer 9, and the other end is connected to the corresponding poles of three-phase switches 10 - 12 and the secondary winding 7 of the compensating transformer 6 is also connected to the same poles of the switches 10 with the same resistance contour; active resistance at the ground point of the neutral. 3 il.

22

.12, К этим же выключател м соответственно подключены первична  обмот- ка 13 разделительного трансформатора 14, начало вторичной обмотки 15 раз- делительного трансформатора 14 и конец первичной обмотки 16 регулировочного трансформатора 9. Конец .первичной обмотки 15 разделительного трансформатора 14 соединен с началом первичной обмотки 16 регулировочного трансформатора 9. Вход трехфазного трансформатора 17 напр жени  соединен с сетью 4, а выход - с блоком 18 управлени . Блок 19 регулировани  содержит регулиро- ,вочный трансформатор 9 и раздели .тельный трансформатор 10. Выход блока 18 управлени  соединен с цеп ми управлени  выключателей 10 - 12. Если замьжание в сети 4 происходит в точке 20, включаетс  выключатель 10 (на фиг. 1 заштрихован-j..12, The primary windings 13 of the isolation transformer 14, the beginning of the secondary winding 15 of the separation transformer 14 and the end of the primary winding 16 of the control transformer 9 are connected to the same switches respectively. The end of the primary winding 15 of the isolation transformer 14 is connected to the beginning of the primary winding 16 of the control transformer 9. The input of the three-phase voltage transformer 17 is connected to the network 4, and the output is connected to the control unit 18. The control unit 19 contains a control transformer 9 and a separate power transformer 10. The output of the control unit 18 is connected to the control circuits of the switches 10 - 12. If the closing in the network 4 occurs at the point 20, the switch 10 is turned on (in Fig. 1 the shaded -j.

Принцип работы устройства компенсации заключаетс  в создании элект- родвижущей силы в первичной обмотке трансформатора компенсации, котора  должна компенсировать потенциал поврежденной фазы относительно земли, и, следовательно, ток замыка- ни  (причем компенсировать емкостную и активную составл ющие этого тока),The principle of operation of the compensation device is to create an electromotive force in the primary winding of the compensation transformer, which must compensate for the potential of the damaged phase relative to the earth, and, therefore, the circuit current (and to compensate for the capacitive and active components of this current),

Исследовани  (теоретические и физические ) показьшают (фиг. 2), что в нейтраль сети 4 через компенсирующий трансформатор 6 должна быть введена компенсирующа  ЭДС, равна Studies (theoretical and physical) show (Fig. 2) that a compensating EMF should be introduced into the neutral network of network 4 through a compensating transformer 6, equal to

где ё - необходима  компенсирующа  , . ЭДС;where e - is necessary to compensate,. EMF;

®о-( основна  ЭДС (равна  по величине фазной величине . . напр жени ); . дополнительна  ЭДС (равна  по величине паденио напр жени , создаваемому током нулевой последовательности или током замыкани  на полном сопротивлении цепи компенсации ); ®- (main emf (equal in magnitude to phase magnitude. Voltage); additional emf (equal in magnitude to voltage drop caused by zero-sequence current or circuit current on the full resistance of the compensation circuit);

- полное сопротивление нулевой последовательности цепи . . компенсации;- impedance zero chain sequence. . compensation;

; 0 ток нулевой последовательности , протекающий по цеп м; 0 zero sequence current flowing through the chains

о- . + about- . +

где R - активное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов ;where R is the resistance of the zero-sequence connecting and compensating transformers;

лт- индуктивное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов;LT is the inductive resistance of the zero sequence of connecting and compensating transformers;

,- активное сопротивление в месте заземлени  нейтрали (сопротивление контура заземлени  подстанции)., is the active resistance at the grounding point of the neutral (resistance of the grounding circuit of the substation).

4four

Основна  ЭДС е синфазна с фазны напр жением поврежденной фазы С фиг.2); дополнительна  ЭДС е имее фазу, не завис щук) от емкости сети, но завис щую от t сопротивлени  нулевой последовательности цепи компенсации, а именноThe main emf is in phase with the voltage of the damaged phase C of Fig. 2); additional EMF e imee phase, not depending on the pike) on the network capacity, but depending on the t resistance of the zero sequence of the compensation circuit, namely

, , ,,

..

где Cf - фаза дополнительной ЭДС; о соответственно активное и индуктивное сопротивление цепи компенсации; where Cf is the phase of additional emf; о respectively active and inductive resistance of the compensation circuit;

f i«const- относительные потери в изо л ции сети; f i “const is the relative loss in network isolation;

Q - активна  проводимость изол ции сети;Q is the active conductivity of the network insulation;

(оС - емкостна  проводимость изол ции сети.(OS - capacitive conductivity of network insulation.

Основна  ЭДС вводитс  с вторично обмотки 3 присоединительного трансформатора 1 черзе соответствующий выключатель 10 (или 11,12) на вторичную обмотку 7 компенсир тощего трансформатора 6. Дополнительна  ЭДС вводитс  через вторичную обмотку 8 регулировочного трансформатора 9, ток , созда нтлй l,oпoлнитeJIьнoй ЭДС, протекает на вторичной обмоткеThe main EMF is introduced from the secondary winding 3 of the connecting transformer 1 through the corresponding switch 10 (or 11,12) to the secondary winding 7 of the compensator of the lean transformer 6. Additional EMF is introduced through the secondary winding 8 of the regulating transformer 9, the current created by the l, replenishing EMF, leakage on the secondary side

03632 .03632.

7 компенсирующего трансформатора 6. Таким образом, дополнительна  ЭДС трансформируетс  в сеть 4. Формируетс  дополнительна  ЭДС при помощи7 compensating transformer 6. Thus, the additional EMF is transformed into the network 4. An additional EMF is generated by

5 регулировочного 9 и разделительного 14 трансформаторов. Составл юща  it дополнительной ЭДС подаетс  на первичную обмотку 16 регулировочного 5 adjustment 9 and separation 14 transformers. Component it additional EMF is applied to the primary winding 16 of the adjusting

трансформатора 9, а составл юща  гп 10 подаетс  на первичную обмотку 13 разделительного трансформатора 14.transformer 9, and component gp 10 is supplied to the primary winding 13 of isolation transformer 14.

Ток, созда шый трансформацией составл ющей , протекает в первичной обмотке 16 регулировочного транс )5 форматора 9, создава  в последней ЭДС, котора  геометрически суммируетс  с составл ющей Ik. Таким образом во вторичную обмотку 8 регулировочного трансформатора 9 транс2Q формируетс  дополнительна  ЭДС.The current created by the transformation of the component flows in the primary winding 16 of the adjusting trans 5 of the formatter 9, creating in the last EMF that is geometrically summed with component Ik. Thus, an additional emf is formed in the secondary winding 8 of the adjusting transformer 9 trans2Q.

Регулиру  количество витков вторичной обмотки 8 регулировочного транс форматора 9 можно измен ть величину дополнительной ЭДС. Так как с изме-.By adjusting the number of turns of the secondary winding 8 of the adjusting transformer 9, the value of the additional emf can be changed. Since with a change.

25 нением емкости сети фаза дополнитель ной ЭДС не мен етс , то регулирование одного параметра (числа витков вторичной обмотки 8 регулировочного трансформатора 9) достаточно дл  настройки на льэбой емкостной ток сети 4. Фаза дополнительной ЭДС определ етс  соотношением коэффициентов трансформации разделительного 14 и регулировочного 9 трансформаторов25 If the network capacity does not change the phase of the additional emf, then the regulation of one parameter (the number of turns of the secondary winding 8 of the adjusting transformer 9) is enough to tune the capacitance current of the network 4. The phase of the additional EMF is determined by the ratio of the transformation ratios of the isolation 14 and the adjusting 9 transformers

30thirty

3535

Ik Io(Xo-Ro 30°)co530° X,Ik Io (Xo-Ro 30 °) co530 ° X,

kmkm

..

- 00530 -6in30 o - 00530 -6in30 o

4040

R,nR, n

COS 3o - sin 3o°COS 3o - sin 3o °

JJ

фиг.2 и выбираетс  в зависимости от полного сопротивлени  цепи нулевой последовательности.Fig.2 and is selected depending on the zero-sequence circuit impedance.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При возникновении замыкани  в фазе А срабатывает блок 16 управлени  компенсацией к включает вьпслючатель 10, далее регулируетс  коэффициент трансформации вторичной обмотки В регулиров очного трансформатора У путем изменени  количества витков вторичной обмотки В до тех пор, пока потенциал поврежденной фазы не снизитс  до минимума.When a fault occurs in phase A, the compensation control unit 16 is triggered to switch on switch 10, the transformation ratio of the secondary winding B of the controlled transformer Y is then adjusted by changing the number of turns of the secondary winding B until the potential of the damaged phase is minimized.

Компенсирующие ЭДС трансформируютс  через компенсирующий трансформатор в сеть в противофазе с потенцуалом поврежденной фазы относитель но земли за счет встречного включени  первичной и вторичной обмоток компенсирующего трансформатора.The compensating EMFs are transformed through the compensating transformer into the network in antiphase with the potential of the damaged phase relative to the earth due to the counter-switching of the primary and secondary windings of the compensating transformer.

Применение схемы соединени  встречных обмотЪк присоединительного трансформатора в треугольник позвол ет уменьшить содержание высших гармоник в остаточном токе замыкани  на землю, так как гармоники кратные 3 замыкаютс  в обмотке треугольника, уменьшить сопротивление нулевой последовательности присоединительного трансформатора в 3 раза, а это уменьшает сопротивление нулевой последовательности цепи компенсации в целом, падение напр жени  на этом сопротивлении, и соответственно уменьшает требуему величину дополнительной ЭДС компенсации . А это, в срою очередь, уменьшает мощность дополнительных источников компенсации: разделительного и регулировочного трансформаторов. The use of a connecting circuit of a delta-delta counter-winding transformer reduces the content of higher harmonics in the residual ground fault current, since the harmonics multiples of 3 are closed in the delta winding, reduce the zero-sequence resistance of the connecting transformer by 3 times, and this reduces the zero-resistance of the compensation circuit in general, the voltage drop on this resistance, and accordingly reduces the required amount of additional emf to the computer Nscia. And this, in turn, reduces the power of additional sources of compensation: separation and control transformers.

Назначением блока 18 управлени  компенсацией {фиг.З}  вл ютс  определение поврежденной фазы и включение соответствующих выключателей. Реле 21 - 23 напр жени  подключены на разные напр жени  к трансформатору 17 напр жени . Контакты 24 - 26 этих реле включены в цепи питани  трехфазных выключателей 27 - 29. Питание дл  выключателей подаетс  через контакты 30 и 31.The purpose of the compensation control unit 18 (FIG. 3) is to determine the faulty phase and turn on the corresponding switches. The relays 21 to 23 of the voltage are connected to different voltages to the voltage transformer 17. Contacts 24-26 of these relays are included in the power supply circuits of the three-phase switches 27-29. The power for the switches is supplied through contacts 30 and 31.

Блок 18 управлени  компенсацией работает следующим образом. В нормальном режш-ie при отсутствии замыкани  на землю реле 21-23 напр жени  наход тс  под напр жением , а их контакты 24 - 26 разомкнуты . И соответственно все выключатели не включены.The compensation control unit 18 operates as follows. In the normal mode, ie, when there is no ground fault, the relays 21-23 of the voltage are under voltage, and their contacts 24-26 are open. And accordingly, all switches are not included.

При возникновении .замыкани  на землю, например в фазе А , фазное напр жение этой фазы падает, реле 21 замыкает свой контакт 24, н вы- кхаочатель 10 включател . Аналогично схема работает при замыкани х на других фазах.When a ground fault occurs, for example, in phase A, the phase voltage of this phase drops, relay 21 closes its contact 24, and disconnects 10 switches. Similarly, the circuit works when closing x on other phases.

Дополнительные трансформаторы при определенном соотношении их коэффициентов трансформации обеспечивают полную компенсацию потенциала поврежденной фазы относительно земли при регулировании лишь одного параметра числа витков вторичной обмотки регулировочногоAdditional transformers with a certain ratio of their transformation ratios provide full compensation of the potential of the damaged phase relative to the ground while regulating only one parameter of the number of turns of the secondary winding of the regulating

тран сформатора и снижении преде- лов регулировани , что значительно повышает надежность работы устройства в сети и упрощает конструкцию устройства.transformer and lowering the limits of regulation, which significantly increases the reliability of the device in the network and simplifies the design of the device.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula 10ten 1515 2020 5five 00 5five 00 5five 00 5five Устройство дл  компенсации потенциала поврежденной фазы, содержа- щее присоединительный трансформатор , первична  обмотка которого подключена к сети, соединена в звезду , нейтраль которой соединена с землей через первичную обмотку однофазного компенсирующего трансформатора , к вторичной обмотке присоединительного трансформатора подключены пофазно входы двух трехфазныхA device for compensating the potential of the damaged phase, containing a connecting transformer, the primary winding of which is connected to the network, is connected to a star, the neutral of which is connected to earth through the primary winding of a single-phase compensating transformer, two phase three-phase inputs are connected to the secondary winding of a connecting transformer выключателей, трехфазный трансформатор напр жени  подключен входами к трехфазной сети, а выходами - к входу блока управлени  компенсацией, к выходам последнего подключены цепи управлени  трехфазными вьжлючател ми, блок регулировани , включающий разде- лительньй и регулировочный трансформаторы , входом соединенный с одним из выводов вторичной обмотки компенсирующего трансформатора, а выходами подключенный к трехфазньт выключател м, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  на дежности, оно снабжено третьим трех-г фазным выключателем, вторична  обмотка присоединительного трансформатора; соединена в треугольник, регулировочный трансформатор выполнен в виде двухобмоточного трансформатора , причем выходы первого полюса первого трехфазного выключател , второго полюса второго трехфазного выключател  и третьего полюса третьего трехфазного выключател  соединены с одним выводом первичной и с одним вьшодом вторичной обмоток регулировочного трансформатора, а также с одним вьгоодом первичной обмотки разделительного трансформатора , другой вывод первичной обмотки регулировочного трансформатора соединен с одним вьшодом вторичной обмотки компенсирующего трансформатора , который  вл етс  входом блока регулировани , а другой вьшод вторичной обмотки регулировочного трансформатора соединен с одним выводом вторичной обмотки разделительного трансформатора, выходы второго полюса первого трехфазного выключател , третьего полюса второго трехфазного выключател  и первого полюса третьего трехфазного выключател  соединены с другим вьшодом первичной обмотки разделительного трансформатора, выходы третьего полюса первого трехфазного выключател , первого полюса второго трехфазного выключател  и второсо полюса третьего трехфазного выключател  соединены с другим вьшодом вторичной обмотки компенсирующего и другим выводом вторичной обмотки разделительного трансформаторов, причем соотношение коэффициентовswitches, a three-phase voltage transformer is connected by inputs to a three-phase network, and the outputs are connected to the input of a compensation control unit, the outputs of the latter are connected to control circuits of three-phase switches, a control unit, including a separator and an adjusting transformer, connected to one of the secondary windings compensating transformer, and outputs connected to three-phase switches, characterized in that, in order to increase reliability, it is equipped with a third three-g phase switch , Connecting the secondary winding of the transformer; connected in a triangle, the adjustment transformer is made in the form of a two-winding transformer, with the outputs of the first pole of the first three-phase switch, the second pole of the second three-phase switch and the third pole of the third three-phase switch connected to one output primary and one output terminal of the secondary winding of the adjustment transformer, as well as to one end primary winding of the isolation transformer, another output of the primary winding of the regulating transformer is connected to one outlet the compensating transformer's toric winding, which is the input of the control unit, and the other secondary winding of the control transformer is connected to one output of the secondary winding of the isolation transformer, the outputs of the second pole of the first three-phase switch, the third pole of the third three-phase switch and the first pole of the third three-phase switch are connected to primary winding isolation transformer, the outputs of the third pole of the first three-phase switch, the first a pole of the second phase switch and the third phase vtoroso pole switch connected to the other compensating vshodom secondary winding and the other terminal of the secondary winding of the separating transformer, the ratio of the coefficients 1203632812036328 трансформации регулировочного и разделительного та1 сформаторов должно буть равноtransformation of adjusting and separating ta1 format should be equal to X -гQлX -g -5- -собЗО -51пЗО ,-5- -subZO-51pZO, К. TO. ...... где Х-. R , where X-. R, -, индуктивное сопротивление нулевой последовательности .присоединительного и компен. сирующего трансформаторов; активное сопротивление нулевой последовательности присоединительного и компенсирующего трансформаторов ;-, inductive resistance of zero sequence .connective and com. transformer transformer; zero-resistance active of connecting and compensating transformers; активное сопротивление месте заземлени  нейтрали.active resistance of the grounding point of the neutral. АBUT .30 .thirty КоТfKotf Фиг. 2FIG. 2 Составитель 0.Наказна  Редактор О.Головач Техред А.Кикемезей Корректор В.Бут гаCompiled by 0.Nakazna Editor O.Golovach Tehred A.Kikemezey Proofreader V.But ha Заказ 8426/57Order 8426/57 Тираж 619ПодписноеCirculation 619 Subscription ВНИШ1И Государственного комитета СССРVNISH1I USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектна ,4Branch ShSh Patent, Uzhgorod, Proektna St., 4 фиг.Зfig.Z