MIRK-3

Автоматический регулятор МИРК-3

для управления дугогасящими реакторами типа РЗДПОМ

1. ВВЕДЕНИЕ.

В электрических сетях 6-35 кВ наиболее распространенным видом повреждений являются однофазные замыкания на землю. Наиболее эффективным средством защиты электрооборудования от замыканий на землю является компенсация емкостного тока при помощи дугогасящих реакторов. Вводить компенсацию емкостного тока, согласно ПТЭ, необходимо при достижении емкостным током значений в сетях 6 кВ - более 30 А, в сетях 10 кВ - более 20 А, в сетях 35 кВ - более 15 А .

Для автоматического управления плунжерными дугогасящими реакторами типа РЗДПОМ фирмой ОРГРЭС был разработан новый автоматический регулятор МИРК-3, который по простоте и техническим характеристикам превосходит все разработанные ранее автоматические регуляторы его класса.

К основным недостаткам большинства разработанных ранее фазовых регуляторов (БАНК-5(6,7), РАНК-2, РНДК-1, УАРК-101М, БАРК-3ПЛ и т.п.) можно отнести:

фазочувствительный блок большинства регуляторов основан на аналоговом принципе выделения угла, что при возникновении значительной расстройки компенсации (>20%) приводило к эффекту ложного срабатывания регуляторов, изменению направления отработки управляющего сигнала и, как следствие, вывод плунжеров дугогасящего реактора в крайние положения.
у некоторых регуляторов зоны срабатывания пороговых нуль-органов имели вид релейной петли, что также приводило к ложным срабатываниям регуляторов. У других регуляторов наблюдалось пересечение порогов срабатывания и отпускания зон нечувствительности со стороны недо- и перекомпенсации.
у всех рассмотренных фазовых регуляторов были неудобные регулировки зон нечувствительности, отсутствовали блокировки от ложных срабатываний при исчезновении сигнала напряжения смещения нейтрали,
у большинства регуляторов отсутствовала точная подстройка в резонанс, а также возможность раздельной подстройки зон нечувствительности в сторону недо- и перекомпенсации.
к существенным недостаткам рассмотренных регуляторов можно было бы отнести их невозможность работы при ином (чем тот, на который они были рассчитаны) способе создания искусственной несимметрии.

В МИРК-3 были учтены все вышеуказанные недостатки, вследствие чего он имеет улучшенные технические и сервисные характеристики, по сравнению с ранее разработанными регуляторами, а именно:

более высокую чувствительность и помехозащищенность, обусловленную использованием современной элементной базы и схемотехническими решениями;

линейную характеристику фазочувствительного блока, и, как следствие, отсутствие ложных срабатываний;

точную подстройку в резонанс в нормальном режиме работы сети;

выдержку времени на срабатывание выходных реле;

блокировку схемы управления при замыкании на землю и при пропадании входного сигнала (обрыве вторичных цепей).

На передней панели регулятора размещены также:

два стрелочных индикатора, показывающих напряжение смещения нейтрали и степень расстройки компенсации;

светодиоды, индицирующие отработку регулятора из зон недо- и перекомпенсации, крайних положений плунжера, а также временную задержку;

переключатель режимов “Ручное управление” - “Автоматическое управление”.

При отработке регулятора из зон недо- и перекомпенсации предусмотрена возможность звукового сопровождения (бипер).

Автоматический регулятор успешно прошел лабораторные и эксплуатационные испытания. ТУ на регулятор утверждены Департаментом электрических сетей РАО “ЕЭС “России” и сам регулятор рекомендован к применению в действующих электрических сетях.

Около восьмидесяти экземпляров автоматического регулятора МИРК-3 успешно эксплуатируются в ряде энергосистем (Башкирэнерго, Ленэнерго, Омскэнерго, Пермьэнерго, Псковэнерго, Самараэнерго, Смоленскэнерго, Янтарьэнерго) более семи лет. Статистика, собранная за данный период, показывает, что внедрение автоматических регуляторов в сетях, где ранее применялась ручная настройка плунжерных дугогасящих реакторов, позволило снизить число переходов однофазных замыканий на землю в междуфазные короткие замыкания примерно в четыре раза.

2.НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.

Принцип действия автоматического регулятора МИРК-3 основан на использовании амплитудных и фазовых характеристик контура нулевой последовательности сети. Рассмотрим трехфазную схему замещения сети представлена на рис.1.

Рис.1. Трехфазная схема замещения сети компенсацией емкостного тока.

Каждая фаза сети по отношению к земле обладает проводимостью :

Y_A= jw C_A+ 1/r_A ; Y_B= jw C_B+ 1/r_B; Y_C= w C_C+ 1/r_C;

где C_A, C_B, C_C- емкости фаз относительно земли;

r_A, r_B, r_C- сопротивления утечки фаз сети на землю;

w - частота напряжения питающей сети.

Выражение для напряжения на нейтрали сети с изолированной нейтралью, называемое напряжением естественной несимметрии U_нс.е , в общем виде (при одинаковых фазных напряжениях) можно записать :

(1.1)

где U_ф - фазное напряжение сети, кВ.

При симметричных фазных напряжениях и равенстве активных проводимостей фаз (1/ r_A=1/ r_B =1/ r_C =1/ r) можно записать:

(1.2)

где u₀- степень несимметрии сети;

d_с= 3/wC_Sr - коэффициент успокоения сети, обусловленный соотношением между активной и емкостной проводимостями сети.

Для создания искусственной несимметрии к одной из фаз сети подключается дополнительный высоковольтный конденсатор, емкость которого выбирается с таким расчетом, чтобы напряжение создаваемой искусственной несимметрии на порядок превышало напряжение естественной несимметрии сети. При этом суммарный вектор напряжения несимметрии будет практически совпадать по направлению с вектором напряжения той фазы сети, к которой подключается конденсатор (рис.2), т.е. направление вектора суммарного напряжения несимметрии U_нс будет строго определено в треугольнике линейных напряжений.

При подключении дугогасящего реактора на нейтрали сети появляется напряжение смещения нейтрали U_о. Изменение индуктивности дугогасящего реактора приводит к изменению амплитуды и фазы вектора U_о, конец которого описывает окружность, как показано на рис.2. В общем случае векторы U_нс и U_о связаны между собой зависимостью:

U_о = U_нс / (v - jd)

(1.3)

где v - степень настройки компенсации, v = (I_с - I_к)/I_с;

I_с - емкостная составляющая тока замыкания на землю, А;

I_к - ток компенсации дугогасящего реактора, А;

d - коэффициент успокоения сети, d = I_а/I_с;

I_а - активная составляющая тока замыкания на землю, А.

Рис.2. Круговая диаграмма напряжения смещения нейтрали при подключении

конденсатора к фазе В.

При резонансной настройке компенсации, когда I_с= I_к и, соответственно, v = 0:

(1.4)

т.е. угол между U_нс и U_{о рез.} будет равен 90^о, и, соответственно, угол между U_о _рез. и линейным напряжением двух других фаз, к которым не подключен конденсатор (U_АС,рис.2), будет равен нулю.

В общем случае угол j между U_о и U_опбудет связан со степенью расстройки компенсации соотношением:

j = arctg ( d / v ) ;

(1.5)

Откуда зная j и d можно однозначно определить степень расстройки компенсации v:

v = d / tg j ;

(1.6)

Значение емкости дополнительного конденсатора рассчитывается из условия, чтобы степень несимметрии, согласно ПТЭ, не превышала 0,75% фазного напряжения:

U_нс Ј 0,0075 U_ф

(1.7)

При подключении конденсатора емкостью D С к одной из фаз сети и при условии равенства емкостей относительно земли двух других фаз напряжение несимметрии может быть выражено, согласно (1.2):

(1.8)

где С_е - суммарная емкость сети, мкФ; С_е = С_а + С_в + С_с .

Откуда допустимое значение ёмкости дополнительного конденсатора (в мкФ) рассчитывается исходя из неравенства:

D С < 0,024 ґ I_с _min/ U_ф;

где I_{с min} - минимальный возможный емкостный ток сети, А;

Например, при I_{с min} = 30 А в сети напряжением 6 кВ емкость дополнительного конденсатора должна удовлетворять условию:

D С Ј 0,024 ґ 30 / 3,6 Ј 0.2 мкФ

3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛЯТОРА.

На рис.3 представлена принципиальная схема автоматического регулятора МИРК-3 при работе с дугогасящими реакторами серии РЗДПОМ.

Рис.3. Принципиальная схема автоматического регулятора МИРК-3.

На вход автоматического регулятора подаются два входных сигнала U_оп и U₀(U_оп – любое из фазных напряжений с трансформатора собственных нужд, а U₀ – с сигнальной обмотки дугогасящего реактора или с обмотки 3U₀ трансформатора напряжения).Далее опорное напряжение U_оп поступает на фазосдвигающий блок (ФСБ) и блок формирования зон срабатывания (БФЗ). Опорное напряжение также используется в схеме питания регулятора. Фазосдвигающий блок предназначен для более точной подстройки регулятора в резонанс при наладке.

Для защиты входа от напряжения возникающего при замыкании на землю предназначен блок защиты (БЗ), который при появлении на входе трансформатора напряжения больше чем 30 В отключает вход регулятора и для исключения влияния наводок подключает его на землю, одновременно подается сигнал запрета срабатывания на выходные цепи регулятора.

Входные напряжения U_оп и U_о поступающие, соответственно, на входы блоков формирования меандра ФМ1 и ФМ2. Формирователи меандра преобразуют синусоидальные сигналы в однополярные прямоугольные импульсы с достаточно крутыми фронтами и спадами, что позволяет использовать эти сигналы далее в качестве логических.

В формирователе угла и знака (ФУЗ) происходит выделение сигнала пропорционального углу смещения U_оп и U_о. В зависимости от полученного знака сигнал далее поступает на соответствующий инвертор (И1 или И2), где он инвертируется для более удобной работы с ним в дальнейшем.

В блоке формирования уставок (БФУ) формируются зоны срабатывания соответствующих блоков сравнения канала недо- (БС1) и перекомпенсации (БС2). Далее управляющий сигнал через соответствующие элементы запрета ЭЗ1 и ЭЗ2 поступает на соответствующие релейные выходные элементы РЭ1 или РЭ2. Релейные элементы управляют соответствующими магнитными пускателями блока управления приводом дугогасящего реактора (БУП).

В блоке БФУ также имеется возможность установки времени задержки срабатывания регулятора в достаточно широких пределах (от 0 до 30 с).

Для визуального контроля состояния автоматического регулятора предназначены блоки индикации режимов БИ1 (недо-) и БИ2 (перекомпенсация). Выходные сигналы БИ1 и БИ2 выведены на световые индикаторы, которые сигнализируют:

- превышения уставки смещения фазы напряжения U_о“ФАЗА” (зеленый светодиод);

- срабатывания магнитных пускателей “>>” и “<<” (желтые светодиоды);

- срабатывания реле напряжения при однофазном замыкании на землю “ОЗЗ” (красный светодиод).

В регуляторе предусмотрен также звуковой индикатор (бипер), который подает короткие сигналы при превышении уставки смещения фазы (при возникновении расстройки компенсации) до момента отработки управляющего сигнала (т.е. до момента вхождения в зону нечувствительности).

Индикатор И1 представляет собой вольтметр напряжения смещения нейтрали с нелинейной шкалой с пределами измерения 0-100 В. Для удобства настройки дугогасящего реактора в ручном режиме примерно 2/3 шкалы занимает диапазон 0-20 В и 1/3 - диапазон 20-100 В.

Индикатор И2 степени расстройки компенсации представляет собой стрелочный прибор с нулем посередине шкалы, соответствующим резонансной настройке, и позволяет контролировать настройку компенсации как в ручном, так и в автоматическом режиме. Для удобства контроля за текущей настройкой шкала индикатора вблизи нуля ограничена двумя рисками которые соответствуют степени расстройки компенсации примерно ± 2%. Вхождение стрелки индикатора в эту зону свидетельствует о настройке близкой к резонансной. В зависимости от характеристик сети и работы привода дугогасящего реактора реальная зона нечувствительности может быть даже еще меньше.

ТП

Сайт создан в системе uCoz