Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5473
.pdf
например, оба могут быть связаны линейно, и для добавления того же, с обратным знаком, к напряжению или
току, получаемому с помощью устройства измерения тока. Компенсация предпочтительно осуществляется
частично на каждом конце системы, но в некоторых случаях может быть достаточно осуществить
компенсацию полностью на одном ее конце.
Изобретение может быть реализовано различными способами, и несколько вариантов его осуществления
будут описаны далее на примере.
В одном из вариантов, который может быть применен, например, к t Se illiism:
Как показано на фиг. 1 чертежей, прилагаемых к вышеупомянутой Спецификации 252036, устройство для
измерения тока, а именно трансформатор 9, может иметь разомкнутую цепь 6N, в этом случае сердечник
может нести третью обмотку, которая соединена одним концом с линией, а другим концом с землей через
реактивное сопротивление достаточной величины, чтобы перекрыть эффективное омическое сопротивление.
iresist-.
Третья обмотка, по которой протекает ток, смещенный по фазе на 90° относительно напряжения линии над
землей, то есть на 180° относительно зарядного тока, имеет такую конфигурацию, что достигается желаемая
компенсация. В случае трехфазной линии, к которой трансформатор, разгоняющий ток, подключен в одну
фазу, третья обмотка может быть подключена к своим клеммам, соответственно, через однофазный
трансформатор. Если напряжение в ней равно двум другим фазам линии, то третья обмотка может быть
подключена к другим фазам линии.
Если, однако, в цепи трансформатора и трансформатора имеется замкнутый электрический трансформатор,
например, P k 6 atodntvctrrenut trallsform er, то становится необходимым замкнуть эти 6;oftd-ry wifidi ng' u-apon
a load: c 6 iriiit which Mayt 1 hmi C 1 rcsistance when the trauhsfommer er appl Connecting p-ot Citialt' to val,eg of
which m y ... В случае, если вторичная обмотка транзистора имеет вторичную нагрузку, соединенную
последовательно с вышеупомянутой цепью нагрузки, а его основная обмотка соответствующим образом
подключена в корпусе 6 трехфазной линии к двум фазным проводникам, отличным от тех, к которым
подключена цепь. Очевидно, что резистивная цепь нагрузки на одном из транзисторов, Cii, размещена в
случае, если первичная обмотка этих транзисторов будет соединена между собой, и этот фазный проводник в
W Yhid 5 h первый транзистор Mormdt подключен R-ред.
Сложные переменные емкостные кудрены 55 д. Также, зависимость емкости от частоты линейного тока
должна быть рассчитана с помощью измерения тока, при этом устройства, работающие в сочетании, имеют
характеристики, идентичные друг другу, причем одно устройство измерения тока предназначено для подачи
напряжения или тока, представляющего собой общий линейный ток, а другое — для подачи 70) нейтрального
напряжения или тока, представляющего собой нормальный линейный зарядный ток, а также переходные
емкостные коэффициенты. Более конкретно, устройство измерения тока может включать в себя 5 форм, в
которых соотношение между:
Вторичный выход, если первичный вход может не зависеть от частоты и соответствующих нагрузок вторичной
цепи, имеющих аналогичные характеристики и характер, зависящий от типа трансформатора и/или от способа
подключения к устройству измерения тока на другом конце линии, при этом первичная обмотка одного из
указанных трансформаторов напрямую соединена с линией, а первичная обмотка другого соединена через
конденсатор между линией и землей, в то время как вторичные обмотки соединены последовательно в
противофазе. Таким образом, желаемая компенсация может быть получена, если эффект распределения как
такового по отношению к концентрированной пропускной способности линии сведен к нулю или, другими
словами, если эти характеристики могут быть достаточно хорошо представлены малой индуктивностью и
сопротивлением. Они соединены с каждого конца, чтобы обеспечить эквивалентную мощность, равную
половине фактической мощности линейки относительно земли; различные варианты расположения 100
элементов этого типа возможны, и некоторые из них будут кратко описаны в данном документе.
1
Применяя схему k ono arranigepmeit к системе, использующей пилотный провод 6 r d или клапанную связь,
используется трансформатор с разомкнутой цепью 105, обладающий характеристиками, при которых его
напряжение разомкнутой цепи V является pi'opoitionali по отношению к току Iiriie. Другой трансформатор,
имеющий аналогичные характеристики, но с 110 различными обмотками, имеет первичную обмотку,
соединенную между землей и линией, хотя его емкость имеет импеданс, который велик по сравнению с
импедансом трансформатора. Две вторичные обмотки 115 соединены в 6 положениях.
В схеме, подходящей для клапанного типа связи, в которой первый трансформатор имеет замкнутую
магнитоэлектрическую цепь, резистивная нагрузка подключена к его вторичной обмотке, а второй
трансформатор заменен резистором, который подключен через конденсатор между линией и землей, а также
резисторами, пропорционально соединенными и соединенными последовательно, так что емкость тока или
напряжения, получаемого трансформатором, нейтрализуется. Если используется замкнутая цепь с двумя
отдельными заземлениями, то для предотвращения двух отдельных заземлений 130 276,701 Хотя все
описанные схемы применимы только в системах переменного тока, применение к системам постоянного тока
не исключается из объема изобретения, по крайней мере, в той мере, в какой это касается компенсации
переходных процессов.
Кроме того, все описанные устройства включают в себя сравнение напряжения или балансировку.
Изобретение может быть применено к устройствам, в которых используется сравнение тока или
балансировка.
Датировано 26 апреля 1926 года.
Ф. У. Ле Талл, дипломированный патентный поверенный, Норфолк-стрит, Стрэнд, 2, Лондон, У. К.,
представитель заявителей.
При этом сопротивление, включенное последовательно с конденсатором, может быть заменено
трансформатором, имеющим замкнутую железную цепь и сопротивление нагрузки, подключенное к его
вторичной обмотке. В любом из описанных выше вариантов конденсаторы, если это удобно, могут
представлять собой существующие изоляторы конденсатора. Сопротивляющие нагрузки могут быть заменены
емкостями или индуктивностями соответствующего значения. Между этим сопротивлением или первичной
обмоткой трансформатора, включенной последовательно с конденсатором между линией и землей, может
быть установлен искровой разрядник для защиты от очень резких переходных процессов, которые могут
проходить через последовательно включенный конденсатор, не встречая эффективного импеданса, и, таким
образом, потенциально вызывать повреждения.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования в области или относящиеся к системам сбалансированной защиты электрических
систем:
Мы, Уолтер Джон Бновкс из «Дейнсмур», Бруклендс-роуд, Бруклендс, графство Честер (ранее из «Эверсли»,
Дэвенпорт-парк, Стокпорт, графство Честер), Аллан Бёртрэм Филд из «Кингсли», Марпл, графство Честер,
оба подданные короля Великобритании, и компания «Метрополитен Йик Керс Элеарк АЛ КОМПАНИЯ
ЛИМИТЕД», расположенная по адресу: Централ-билдингс, Вестминстер, британская компания, настоящим
заявляем, что характер данного изобретения и способ его осуществления будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к сбалансированным защитным устройствам для электрических систем, в
которых ток в одной точке системы сравнивается или уравновешивается с током в другой точке системы, и
защитное устройство срабатывает при возникновении несоответствия или дисбаланса, который может быть
вызван неисправностью.
Для этой цели в двух точках системы устанавливаются так называемые устройства для измерения тока,
позволяющие получать два или более напряжения или тока, которые являются репрезентативными по
величине, фазе или обоим параметрам по отношению к фактическому току или мощности в двух точках
системы. Эти репрезентативные напряжения или токи сравниваются или уравновешиваются в реле или
другом устройстве, реагирующем на их несоответствие или дисбаланс, и это реле управляет работой
защитного оборудования. Устройства измерения тока обычно включают в себя либо трансформаторы,
имеющие 6 полупроводниковых магнитных цепей и выдающие напряжение на вторичной обмотке разомкнутой
цепи, 75 Ом, пропорциональное токам в двух точках системы, либо трансформаторы тока, имеющие
замкнутые магнитные цепи и выдающие вторичные токи, пропорциональные токам в точках системы. Такие
устройства измерения тока могут быть соединены между собой любым способом: либо с помощью
проводников, как в схемах Мерца-Прайса и подобных им, либо с помощью беспроводной связи. 85 или
проводное/беспроводное соединение. Существующие устройства отбора проб также могут быть соединены
способом или средствами, описанными и заявленными в спецификациях №№ 252,036, 252,810, 254,77 и
254,771.
Сбалансированная защитная система, подобная описанной, зависит от равенства или заранее определенного
фазового соотношения между текущими напряжениями в точках системы в нормальных или здоровых
условиях ее работы.
В случае высоковольтной линии электропередачи возникают токи заряда, являющиеся следствием присущего
ей эффекта емкости между линией и землей, а также между линией и другими линиями; эти токи могут быть
весьма значительными, особенно при переходных изменениях напряжения, и они, как правило, нарушают
нормальный баланс системы защиты.
До настоящего времени было принято делать реле более чувствительными, чем они могли бы быть. В
противном случае, это было бы целесообразно, чтобы обеспечить баланс в защитной системе, вызванный
напряжением такой линии над землей, разностью зарядных токов, в то время как результирующая двух
зарядных токов на конце защищаемого участка линии, соответствующая зарядному току линии, будет
находиться в фазе 710. Однако было предложено в качестве защитной системы типа Merz-Price для линий
передачи, которые будут находиться в фазе 710. Предусмотрен трансформатор напряжения, имеющий
зарядный ток между линией и землей; заземленная обмотка, соединенная звездой, находится под
напряжением. Следовательно, общий чистый зарядный ток этой линии может считаться обусловленным
питанием через ее вторичную обмотку, соединенную последовательно с защитной цепью и землей. Для
простоты, t cuit; Когда напряжение защищаемой системы становится «несбалансированным», это
напряжение, как показано на первых трех рисунках прилагаемых чертежей, будет нейтрализовано
напряжением, создаваемым зарядным устройством в цепи из-за тока заряда, что позволит устранить или
уменьшить такую чистую мощность линий системы из-за единственного тока, но при этом будет понятно, что
там, где это необходимо, полностью справиться с переходными процессами и/или неисправностями,
вызванными неисправностью в другом месте на линии. Такая схема с несбалансированными линейными
напряжениями позволяет системе защиты различать неисправность в защищаемой ею секции аналогично
описанному здесь способу устранения неисправностей, вызывающих дисбаланс мощности между линией и
землей.
фазы основной системы и сопутствующие. Изобретение может быть реализовано, следовательно, реле могут
быть выполнены более разнообразными способами и в нескольких конфигурациях, более чувствительных,
чем они были бы, если бы их характеристики были описаны, например, со ссылкой на прилагаемые реле. Для
получения таких чертежей, на которых фиг. 1, 2 и 3 показаны электрические схемы, иллюстрирующие три
различных варианта расположения реле, показанных на рисунке, в целях коррекции баланса, создаваемого в
защитной системе из-за присущей ей зарядки линии. Спецификация № 252036, указанная выше, фиг.
Согласно настоящему изобретению, на рис. 4 представлена упрощенная схема идеальной однопроводной
системы, предусмотрены средства для компенсации тока заряда в соответствии с одним или обоими концами
защищаемого изобретения, которые обеспечат компенсацию напряжений или токов, полученных для сложных
переходных токов емкости от основной системы, а также нормальных токов емкости, регистрируемых
устройствами выборки напряжениями или токами, зависящими от частоты тока линии. На рис. 5 показана
схема, иллюстрирующая эквивалентные условия основной системы, которые обеспечивают электрический ток
заряда в основной системе как в нормальном, так и в ненормальном состоянии. На рис. 6 показана схема
основной системы или компонента указанной системы, иллюстрирующая одно конкретное расположение
зарядного тока, благодаря которому зарядный ток вследствие эффектов емкости. На рис. 7 и 8 представлены
модификации схемы в основной системе. Компенсированная схема, показанная на рис. 6 и рис. 9. 450 S
представляет собой утвержденную форму защиты, эквивалентную схему цепи, аналогичную 110 основной
системе. Этот результат может быть получен путем сопоставления с током. Рис. 5, для трехфазной системы,
и получен путем сопоставления с током. Рис. 10 представляет собой упрощенную схему, аналогичную.
Устройства отбора проб позволяют получать данные из рис. 4 для трехфазной системы, как показано на рис.
9, на одном или обоих концах основной системы. На рис. 11 представлена диаграмма напряжений или токов,
связанных между собой в любое время, демонстрирующая метод, который является альтернативным методу
1 15 и во всех условиях основной системы, показанной на рис. 10.
На фиг. 1 показана схема, которая, согласно тому же закону, что и трехфазный трансформатор, может быть
применена к системе передачи, например, к линейным проводникам на главном линейном проводнике, один
конец которых обозначен цифрами 120. В обоих случаях ток может быть линейно сведен к опорным цифрам l
1 lb и lc. Устройство для измерения тока обозначено на фиг. 9 с обратными знаками и включает
трансформатор, имеющий сердечник 26, представляющий собой разомкнутую магнитную цепь. Без учета
переходных процессов и напряжения. Первичная обмотка 27 имеет 12 гармоник и, предполагая
сбалансированную линию, последовательно соединенную с линейным проводником 1C, в то время как ток
зарядки во вторичной обмотке 28 возбуждает любой анод трехфазной системы передачи. лампового
генератора 2, который соответствует емкости между колеблющимися токами в линии 6,5, эта линия и земля
будут на 900 опережать через емкостную связь 12 в 130 276,701 для компенсации емкостных токов во время
переходных условий. Индуктивный эффект не может быть уравновешен емкостным эффектом, поскольку
уравновешивание этих эффектов является правильным только для одной частоты и неправильным для
другой частоты, и, следовательно, в ненормальных условиях, которые включают сумму ряда различных
частот.
Сложные переходные токи, а также нормальный ток, зависящий от частоты линейного тока, могут быть
компенсированы путем использования устройств измерения тока, работающих в непосредственной близости
друг от друга и имеющих точно такие же характеристики, чтобы справиться с эффектами, эквивалентными
сумме нескольких различных частот.
В случае однофазных систем для компенсации достаточно учитывать только влияние емкости от линии к
проводнику, хотя в случае многофазных систем также необходимо учитывать влияние емкости от линейного
проводника к линейному проводнику, а также от линейного проводника к земле. Для простоты описания
рисунки 4–8 относятся к идеальному случаю однопроводного проводника, в котором необходимо учитывать
только емкость относительно земли. На рисунке 4 устройство для отбора проб тока T может быть связано с
проводником 1, в то время как второе устройство для отбора проб тока T, имеющее характеристики,
аналогичные характеристикам устройства T, подключено между линией 1 и 100 Ом через конденсатор Ki,
сопротивление которого велико по сравнению с сопротивлением T. Значение конденсатора K равно Cl?
2
где C — общая пропускная способность линии, как будет показано на рис. 5. Выходные стороны устройств
измерения тока T и T соединены последовательно, противоположно контрольным проводам W или другим
соединениям. Если R и R представляют собой отношения выходных вольт на ампер входных токов двух
устройств T и T, то схема выполнена таким образом, что, например, устройства измерения тока,
показанные на рис. 4, удобно объединяют два трансформатора, в которых соотношение между вторичным
выходом и первичным входом может зависеть или не зависеть от частоты, и соответствующие нагрузки
вторичной цепи, имеющие аналогичные характеристики и зависящий от природы характер.
В зависимости от типа трансформатора и/или соединительной линии с устройством отбора проб тока на
другом конце линии, первичная обмотка одного из указанных трансформаторов подключается
непосредственно к линии, а первичная обмотка другого — через конденсатор между линией и землей,
способом, описанным в Спецификации №.
252,036 Указанный выше ссылочный номер 145 обозначает небольшой конденсатор, предназначенный для
шунтирования высокочастотных токов.
Трансформатор 9 снабжен третьей обмоткой 29, которая подключена между проводниками a и lb системы
через неиндуктивное сопротивление 30, достаточное для изменения эффективного импеданса обмотки 29,
который, как указано, может быть переменным. Таким образом, ток в 29 находится в фазе с напряжением на
17, lb и 16, поэтому, пока фазные напряжения не подвергаются чрезмерному воздействию ненормальных
условий, он находится в фазе с током, протекающим в линию 1, в силу его емкости 1a - заземление и - между
двумя другими линиями P и lb и напряжениями от них соответственно. Правильная компенсация,
обеспечиваемая этой схемой, зависит от того, остается ли трехфазное линейное напряжение в основном
сбалансированным и стабильным в условиях предполагаемой неисправности.
В альтернативном варианте вторичная обмотка 29 трансформатора 9 подключена между проводником LI и
землей через вращающийся резонанс 31, как показано на рис. 2.
На рисунках 1 и 2 общее суммарное количество витков первичной обмотки трансформатора 9 будет
представлять собой общий линейный ток за вычетом линейного тока 3-5, при условии, конечно, что
количество витков обмоток соответствующим образом пропорционально. В случае, если трансформатор 9
является трансформатором тока с замкнутой магнитной цепью, необходимо будет замкнуть его вторичную
обмотку 28 при наличии нагрузки, такой как неиндуктивное сопротивление 32, как показано на рисунке 3.
Необходимое компенсирующее напряжение, которое должно быть в фазе с обратным линейным зарядным
током, может быть удобно сложено с помощью второго трансформатора 33, у которого первичная обмотка 34
подключена к проводникам P и 1b, а вторичная обмотка 35 соединена последовательно с сопротивлением 32,
как показано на рисунке. Для этой цели предусмотрен байпасный конденсатор 45. Шунтирование
высокочастотной составляющей тока, подаваемого на ламповый генератор 2. Трансформатор 33 может быть
также подключен между проводником 10 и землей, в этом случае вместо сопротивления 32 необходимо
использовать реактивное сопротивление.
Однако при рассмотрении проблемы сложных переходных токов емкости...
Вводится вопрос о частоте, поскольку переходную волну можно рассматривать как сложную волну, состоящую
из суммы W 5 большого числа частот; таким образом, 276,701 6 276,701, пока вторичные обмотки соединены
последовательно в противоположных направлениях.
Таким образом, желаемая компенсация может быть получена, если предположить, что эффект
распределенной пропускной способности линии аппроксимируется сосредоточенной пропускной
способностью линии, или, другими словами, если характеристики линии могут быть достаточно хорошо
представлены, как показано на рис. 5, 1, малой индуктивностью L и сопротивлением R, соединенными
последовательно на каждом конце с землей через эквивалентные емкости, каждая из которых равна половине
фактической емкости C линии относительно земли. Возможны различные подобные схемы, и несколько из них
будут описаны далее.
На рис. 6 показана схема, применяемая в системе с использованием либо пилотного провода, либо клапанной
связи, в которой используется последовательно включенный трансформатор 36 с разомкнутой магнитной
цепью, характеристики которого таковы, что напряжение на клеммах разомкнутой цепи пропорционально
общему току линии. Другой трансформатор 37, имеющий аналогичные характеристики, но другие обмотки,
имеет первичную обмотку, соединенную между землей и линейным проводником 1 через конденсатор 38,
имеющий импеданс, большой по сравнению с импедансом трансформатора. Две вторичные обмотки
соединены последовательно, но противоположно.
На фиг. 7 показана схема, подходящая для клапанного типа соединения, в которой первый трансформатор 39
имеет замкнутую магнитную цепь, к вторичной обмотке которой подключена резистивная нагрузка 40, а второй
трансформатор заменен резистором 41, который соединен через конденсатор 38, имеющий импеданс,
меньший по величине, чем импеданс 41 между линией 1 и землей. Два резистора пропорциональны и
соединены последовательно таким образом, что токовая составляющая напряжения, создаваемого
трансформатором 39, нейтрализуется. Если используется проводное соединение, то во избежание двух
отдельных заземлений на нем резистор, соединенный последовательно с конденсатором 38, может быть, как
показано на фиг. 8, заменен трансформатором 42, имеющим замкнутую железную цепь и резистивную
нагрузку 43, подключенную к его вторичной обмотке. В любой из трех описанных выше схем конденсаторы
могут, если это удобно, представлять собой существующие конденсаторные вводы. Резистивные нагрузки
могут быть заменены емкостями или даже индуктивностями соответствующего значения.
Искровой разрядник 44 (рис. 8) может быть установлен параллельно этому сопротивлению или первичной
обмотке трансформатора, которая включена последовательно с конденсатором, обеспечивающим более
плотный контакт между фазой и землей, чтобы компенсировать очень резкие переходные процессы, которые
могут проходить через последовательный конденсатор, не встречая эффективного импеданса, и, таким
образом, потенциально вызывать повреждения.
На рис. 9 рассматривается трехфазная линия электропередачи аналогично рис. 70, где рассматривается один
линейный проводник, и схематически показаны эквивалентные сопротивления R, индуктивности L, емкости Cl
между линейными проводниками и емкости C2 относительно земли. Таким образом, рассматривая
распределенные емкости как способные быть представленными локализованными емкостями на каждом
конце, влияние емкости между каждым линейным проводником и землей, а также между каждым линейным
проводником и линейными проводниками может быть представлено сетью конденсаторов, образующих
комбинированную звезду и треугольник, как показано на рис. Следовательно, фактические токи заряда линии
могут быть измерены путем подключения на каждом конце участка трех линейных проводников через три
устройства измерения тока к эквивалентной искусственной сети, имеющей в ней заземленную точку, как
показано на рис.
Для каждого линейного проводника затем производится выборка соответствующей емкости и тока (90
измерений).
Устройство T будет использоваться совместно с устройством отбора проб общего линейного тока T1 таким же
образом, как и T1 с T1 на рис. 4. На рис. 10 K представляет собой искусственную более плотную сеть,
соответствующую единственному конденсатору на рис. 4; X — звездообразная точка защитной цепи; W —
пилотные провода.
На рис. 11 показана альтернативная схема расположения элементов, отличная от той, что изображена на рис.
10, Обеспечивая эквивалентный эффект. В этой схеме вместо подключения устройств отбора проб тока к сети
искусственных конденсаторов, представляющей собой 105% всех линейных мощностей, используются две
группы устройств отбора проб тока T и T. Каждое устройство отбора проб тока TA первой группы
подключается на первичной стороне последовательно с конденсатором 1,10 более плотного K между
линейным проводником и землей. Каждое устройство отбора проб тока T второй группы подключается на
первичной стороне через конденсатор C между двумя отдельными линейными проводниками.
Предпочтительно конденсаторы 0 подключаются к первичной обмотке с другой стороны для снижения
потенциала над землей первичных обмоток до минимально возможного значения. Устройства отбора проб
тока T и T снабжены каждая вторичной обмоткой, и один конец каждой вторичной обмотки соединен со
звездообразной точкой X, которая образует звездообразную точку защитной цепи W. Устройства отбора проб
тока TB снабжены каждая двумя вторичными обмотками, и Свободные концы вторичных обмоток
токоизмерительного прибора TA соединены через одну вторичную обмотку каждого из двух
токоизмерительных приборов TB. Вторичные обмотки приборов T1 соединены с тем линейным проводником, с
которым соединена первичная обмотка соответствующего прибора T1, как ясно показано на рисунке.
Вторичные обмотки приборов T2A и TB, конечно же, соединены вместе аналогичным образом. Очевидно, что
вместо использования токоизмерительных приборов T2A, каждый из которых имеет две вторичные обмотки,
можно использовать два отдельных токоизмерительных прибора, каждый из которых имеет одну вторичную
обмотку, а его первичные обмотки соединены последовательно или параллельно. Вторичные обмотки
приборов T2A и T1 соединены последовательно в противоположном направлении со вторичными обмотками
токоизмерительного прибора T1.
Очевидно, что вместо прямого сложения компенсирующих токов или напряжений с токами, представляющими
собой линейные токи, их различные эффекты могут быть суммированы, например, в отдельных обмотках
реле.
Хотя все описанные решения применимы только в системах переменного тока, их применение в системах
постоянного тока не исключается из сферы действия изобретения, по крайней мере, в той мере, в какой это
касается компенсации переходных процессов.
Кроме того, все описанные устройства включают сравнение или балансировку напряжения. Изобретение
может быть применено к устройствам, в которых ток...
Используется метод сравнения арендной платы или сопоставления баланса.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
Соседние файлы в папке патенты