Пристрій автоматичної компенсації ємнісних струмів витоку в електричних мережах з ізольованою нейтраллю

Реферат: Пристрій автоматичної компенсації ємнісних струмів витоку в електричній мережі з ізольованою нейтраллю містить генератор струму підвищеної частоти, підключений до мережі через приєднувальний фільтр, вихід якого підключений до землі через вимірювальний шунт та компенсуючий статичний дросель, що приєднаний до мережі через другий фільтр приєднання. Додатково містить регулятор резонансного налаштування, підключений до статичного компенсуючого дроселя та до мережі заземлення через вимірювальний шунт. При цьому компенсуючий дросель містить обмотку, що має три секції та два проміжні виводи. Регулятор підсилювач вихідного сигналу, з'єднаний з двома вимірювальними реле, виводи яких з'єднані з двома комутуючими ключами, кожен з яких приєднаний одним виводом до землі, а іншим до проміжних виводів компенсуючого дроселя. UA 95475 U (12) UA 95475 U UA 95475 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки, зокрема до пристроїв зниження струмів витоку на землю в електричних мережах з ізольованою нейтраллю трансформатора шляхом автоматичної компенсації їхньої ємнісної складової. Відомий спосіб автоматичної компенсації ємнісних струмів витоків, що реалізований в пристроях захисту від витоків струму, в основу якого покладено принцип регулювання індуктивності дроселя насичення шляхом автоматичної зміни струму в обмотці управління [А.С. 3 № 750647 СРСР. МКИ Η02J 3/18 от 1980]. Наведений спосіб не має достатньої швидкодії налаштування індуктивності дроселя насичення та не забезпечує ефективне зниження ємнісних струмів витоків. Відомий пристрій автоматичної компенсації ємнісних струмів витоків, що містить джерело живлення, компенсуючий дросель із позитивним зворотнім зв'язком і керований постійним струмом, підключений через штучну нульову точку, генератор оперативної напруги звукової частоти, з'єднаний з підсилювачем змінного струму, навантаженням якого є L-C контур, що утворений блоком приєднання до фаз мережі і землі, ємністю фаз мережі щодо землі й первинною обмоткою трансформатора, вторинна обмотка якого приєднана до входу транзисторного підсилювача постійного струму, підключеного до обмотки управління 3 компенсуючого дроселя [А.С. № 493857 СРСР. МКИ Η02J 3/18 от 1974]. Недоліком цього пристрою є утворення значного струму управління компенсуючого дроселя, що виникає внаслідок використання L-C фільтра при малих значеннях ємності мережі та приводить до перекомпенсації, а отже до збільшення струму витоку. Найбільш близьким по суті технічним рішенням, вибраним як прототип, є пристрій, який містить компенсуючий дросель, підключений до мережі через перший фільтр приєднання, генератор струму підвищеної частоти, включений між мережею і землею через другий фільтр приєднання, вихід якого підключений до блока управління, між нульовою точкою першого фільтра й землею через додатково введені комутуючі ключі і конденсатори, послідовно включені між собою і шунтуючі компенсуючий дросель, а блок управління комутуючих ключів виконаний багаторозрядним [Патент України на корисну модель № U200904385 від 05.05.2009]. Недоліками вищевикладеного технічного рішення, знижуючими його ефективність, є те, що вимірювальна функція "напруга L-C генератора від ємності мережі" є нелінійною та не встановлює пропорційну функціональну залежність між цими величинами; підтримання сталості ємності фаз мережі відносно землі практично не можливе, так як вхідна напруга в обчислювальний блок надходить не ідентифікованою по складовим ємності ізоляції та конденсаторів штучних витоків струму; не можливість використання пристрою для забезпечення селективного захисту приєднань мережі з метою зменшення короткочасних струмів витоку. Задачею корисної моделі є удосконалення пристрою автоматичної компенсації ємнісних струмів витоку в електричних мережах з ізольованою нейтраллю за рахунок використання регулятора резонансного налаштування статичного компенсуючого дроселя, який формує із секцій котушки компенсуючого дроселя необхідну індуктивність для його резонансного налаштування. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в підвищенні рівня електробезпеки в електричних мережах з ізольованою нейтраллю за рахунок зниження короткочасних струмів витоку до нормованих значень, а також можливість розосередження дроселів по приєднанням мережі для забезпечення селективного захисту. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій автоматичної компенсації ємнісних струмів витоку містить генератор струму підвищеної частоти підключений до мережі через приєднувальний фільтр, а вихід - до землі через вимірювальний шунт та компенсуючий статичний дросель, що приєднаний до мережі через другий фільтр приєднання. Згідно з корисною моделлю, пристрій додатково містить регулятор резонансного налаштування, підключений до статичного компенсуючого дроселя та до мережі заземлення через вимірювальний шунт. При цьому компенсуючий дросель містить обмотку, що має три секції та два проміжні виводи, а регулятор - підсилювач вихідного сигналу, з'єднаній з двома вимірювальними реле, виводи яких з'єднані з двома комутуючими ключами, кожен з яких приєднаний одним виводом до землі, а іншим до проміжних виводів компенсуючого дроселя. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведена структурна схема пристрою, що заявляється, а на фіг. 2 наведена електрична схема його регулятора резонансного налаштування. Пристрій містить статичний компенсуючий дросель 5, з обмоткою із трьох секцій та двома проміжними виводами “с” і "d", який приєднаний виводами "а", "b", "с" до регулятора резонансного налаштування 4 статичного дроселя 5, а виводом "d" через приєднувальний фільтр 6 до мережі. Генератор струму підвищеної частоти 2 підключений до мережі через 1 UA 95475 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 приєднувальний фільтр 1 та до землі через вимірювальний шунт 3, який у свою чергу підключений до регулятора резонансного налаштування 4. Регулятор резонансного налаштування 4 містить підсилювач вихідного сигналу 8, з'єднаний з двома вимірювальними реле 9, 10. Виходи зазначених реле відповідно з'єднані з двома комутуючими ключами 11, 12, кожен з яких приєднаний одним виводом до землі, а іншим до проміжних виводів "b", "с" статичного компенсуючого дроселя 5. Робота пристрою полягає в наступному. У вихідному стані, компенсуючий дросель 5 (всі 3 секції) настроєний на середню ємність першого інтервалу регулювання (0-1,0 мкФ) - Cрез(1) = 0,5 мкФ. При зміні ємності мережі генератор струму підвищеної частоти 2 вимірює її величину й видає сигнал, пропорційний вказаній величині ємності, який надходить на підсилювач вихідного сигналу 8, що підсилює і видає сигнал на вимірювальні реле 9, 10 які діють на спрацювання комутуючих ключів 11, 12. При знаходженні поточного значення ємності мережі в межах першого інтервалу (0-1,0 мкФ) обидва вимірювальних реле 9, 10 не спрацьовують і через нормально замкнутий комутуючий ключ 11 статичний компенсуючий дросель 5 виводом "а" з'єднаний з "землею", тобто всі три секції дроселя 5 формують резонансне налаштування на Cрез(1) = 0,5 мкФ. При збільшенні поточного значення ємності ізоляції мережі до Cіз  1,0 мκΦ спрацьовує перше вимірювальне реле 9, що замикає комутуючий контакт 11, який від'єднує проміжний вивід "а" котушки від "землі" та підключає його на вивід "b". При цьому відбувається формування резонансного налаштування компенсуючого дроселя 5 на середню ємність другого інтервалу регулювання (1,0-2,0 мкФ) - Cрез(2) = 1,5 мкФ При збільшенні поточного значення ємності ізоляції мережі до Cіз  2,0 мκΦ спрацьовує друге вимірювальне реле 10, що замикає комутуючий ключ 12, який перемикає заземлення з виводу "b" на вивід "с" котушки статичного дроселя 5. При цьому відбувається формування резонансного налаштування компенсуючого дроселя 5 на середню ємність третього інтервалу (2,0-3,0 мкФ) - Cрез(3) = 2,5 мкФ. Якщо, поточне значення ємності ізоляції мережі зменшується та переходить в інший інтервал регулювання (другий або перший), то за допомогою спрацювань вимірювальних реле 9, 10 та розмикань відповідних контактів 11, 12 відбувається переналаштування компенсуючого дроселя 5 на резонансу ємність необхідного інтервалу регулювання. Статичний дросель 5 має фіксоване налаштування на задану ємність ізоляції мережі, яке встановлюється в заводських умовах. При фіксованому налаштуванні компенсатора близько до резонансної ємності, існує зона ємностей, в якій короткочасні струми не перевищують нормованого значення за умовами електробезпеки. При лінійні напрузі мережі 380 В та ємності мережі до 3,0 мкФ статичний дросель 5 може забезпечити зниження короткочасних струмів до нормованого значення 0,1 мА. Подальше підвищення напруги мережі потребує розбиття робочого діапазону ємності ізоляції мережі на інтервали. В мережі напругою 660 В їх повинно бути не менше двох, а в мережі 1140 В - не менше трьох. Відповідно до цього, статичний компенсуючий дросель 5 виготовляється з відпайками котушки для налаштування його в резонанс з середніми значеннями ємності середини інтервалів. Крім цього, використання статичного дроселя 5 з трьома відпайками, виготовленими та настроєними на задані резонансні значення ємності (0,5; 1,5; 2,5 мкФ) в заводських умовах, а не зміна її шляхом підмагнічування або комутації, дозволяє істотно підвищити точність та ефективність компенсації. При цьому також підвищується і швидкодія системи компенсації. Застосування запропонованого пристрою компенсації ємнісної складової струмів витоку дозволяє знизити короткочасні струми витоку до нормативних значень, а відповідно підвищити рівень електробезпеки в електричних мережах. Крім цього можливе вирішення питання створення селективного захисту мережі за рахунок підключення окремих дроселів до приєднань мережі та налаштуванні їх на робочу ємність приєднань мережі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Пристрій автоматичної компенсації ємнісних струмів витоку в електричній мережі з ізольованою нейтраллю, що містить генератор струму підвищеної частоти, підключений до мережі через приєднувальний фільтр, вихід якого підключений до землі через вимірювальний шунт та компенсуючий статичний дросель, що приєднаний до мережі через другий фільтр приєднання, який відрізняється тим, що додатково містить регулятор резонансного налаштування, підключений до статичного компенсуючого дроселя та до мережі заземлення через 2 UA 95475 U вимірювальний шунт, при цьому компенсуючий дросель містить обмотку, що має три секції та два проміжні виводи, а регулятор - підсилювач вихідного сигналу, з'єднаний з двома вимірювальними реле, виводи яких з'єднані з двома комутуючими ключами, кожен з яких приєднаний одним виводом до землі, а іншим до проміжних виводів компенсуючого дроселя. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3