CZ200931A3 - Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodicum rozvodné soustavy - Google Patents
Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodicum rozvodné soustavy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ200931A3 CZ200931A3 CZ20090031A CZ200931A CZ200931A3 CZ 200931 A3 CZ200931 A3 CZ 200931A3 CZ 20090031 A CZ20090031 A CZ 20090031A CZ 200931 A CZ200931 A CZ 200931A CZ 200931 A3 CZ200931 A3 CZ 200931A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- distribution system
- current source
- fault
- phase
- current
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Zarízení predstavuje rízení zdroje proudu (1), který je zapojen mezi fázové vodice transformátoru (3) rozvodné soustavy a zemní potenciál. Funguje nejen jako kompenzátor zemních poruchových proudu a harmonických vyšších rádu poruchových proudu v míste zemní poruchy (2), ale v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy slouží ješte k vyrovnávání její fázové nesymetrie. Rízeným zdrojem proudu (1) muže být napr. vícefázový výkonový polovodicový menic, nebo rízený zdroj proudu (1) muže být složen z výkonových polovodicových menicu jednofázových. Rízeným zdrojem proudu (1) muže být napr. napetový strídac, proudový strídac ci frekvencní menic.
Description
Zařízení ke kompenzaci zemních proudů zapojené k fázovým vodičům rozvodné soustavy
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení ke kompenzaci zemních proudů zapojené k fázovým vodičům rozvodné soustavy, určené zejména ke kompenzaci poruchových proudů v miste zemního spojení rozvodné soustavy.
Dosavadní stav techniky
Ke kompenzaci poruchového kapacitního proudu při zemních spojeních se používá zemní plynule laditelná zhášecí tlumivka zapojená mezi uzel transformátoru a zemní potenciál. Pokud rozvodná soustava je provozována jako izolovaná, tzn., že transformátor nemá vyvedený uzel, a požaduje se kompenzování poruchových proudů, musí se použít zařízení na vytvoření umělé nuly. Jedná se o tzv. zemní transformátor, nebo o využití tzv. Bauchova transformátoru, kde se do sekundárního vinutí zapojí zemní plynule laditelná zhášecí tlumivka. Tato zhášecí tlumivka se naladí do rezonance s celkovou kapacitou rozvodné soustavy. Při vzniku zemního spojení kompenzuje kapacitní proud rozvodné soustavy. Kompenzace poruchového činného proudu jsou založeny na principu injektování proudu do pomocného vinutí zhášecí tlumivky. Nevýhodou tohoto systému je velká vlastní spotřeba, vyvolávající nutnost napojení na vlastní spotřebu rozvodny. Vyrovnání fázové nesymetrie rozvodné soustavy se provádí nepřímo, a to zapojením zatlumovacího odporu do pomocného vinutí zhášecí tlumivky. Nutno podotknout, že při vzniku jednofázové zemní poruchy připojený odpor zvyšuje Činnou složku poruchového proudu. Zatlumovací odpor není dimenzován na trvalý provoz při jednofázové zemní poruše, a proto je nutno jej odepínat. Vyrovnání fázové nesymetrie rozvodné soustavy se provádí také přímo, a to vyrovnáním fázových nesymetrií zapojením proměnné zemní reaktance induktivního nebo kapacitního charakteru mezi každou fázi sítě a místo se zemním potenciálem, reaktancí do rezonance s každou fázovou systém kompenzuje poruchový kapacitní
Naladěním zemních kapacitní složkou proud. Kompenzace činné složky se provádí při poruchovém stavu vhodným nastavením zemních reaktancí fází nezasažených poruchou. Pro kompenzaci harmonických rozvodné soustavy a kompenzaci jalového výkonu se v posledních letech začínají hojně využívat tzv. aktivní filtry, někdy též označované jako kondicionéry. Aktivní filtr je zapojen mezi fáze rozvodné soustavy, není však připojen k zemnímu potenciálu. Takové zařízení není schopno kompenzovat zemní poruchové proudy v místě zemního spojení rozvodné soustavy, ani vyrovnávat fázové nesymetrie v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy.
V současnosti využívané metody a zařízení pro kompenzaci zemních poruchových proudů jsou, jak shora popsáno, obvykle založeny na rezonančních metodách. Právě rezonanční princip, přesněji rezonance může způsobit v mezních resp. poruchových stavech velmi nebezpečná přepětí a nadproudy v rozvodné soustavě. Vážnou nevýhodou existujících zařízení kompenzujících zemní poruchové proudy je neschopnost eliminovat harmonické vyšších řádů poruchových proudů. V případě zemního spojení sice dochází k potlačení první harmonické zemního poruchového proudu, nicméně místem zemního spojení neustále protékají obvykle nezanedbatelné harmonické vyšších řádů zemního poruchového proudu. Další nevýhodou některých současných kvalitativně srovnatelných řešení jsou jejich rozměry, hmotnost a ve značném výkonovém rozsahu i vysoká cena.
» ·♦ ·· *« · · · · · · ♦ · « * * * ··· • · · · ··« ·· *·
4« ·♦*· • 9 ♦
Hlavním úkolem vynálezu je vytvořením nového zařízení odstranit nevýhody stávajícího stavu a zároveň zjistit a uplatnit co možná všechny funkce, které je toto nově vytvořené zařízení schopno zastávat.
Podstata vynálezu l
Tomuto úkolu vyhovuje zařízení pro kompenzaci zemních proudů zapojené k fázovým vodičům rozvodné soustavy, jehož podstata spočívá v tom, že řízený zdroj proudu je zapojen mezi fázové vodiče rozvodné soustavy a zemní potenciál, a to jednak pro kompenzaci zemních poruchových proudů a harmonických vyšších řádů poruchových proudů v místě zemní poruchy, jednak pro vyrovnání fázové nesymetrie v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy, jakož i ke kompenzaci harmonických vyšších řádů rozvodné soustavy a ke kompenzaci jalového výkonu rozvodné soustavy.
Hlavní výhoda vynálezu spočívá v tom, že řízený zdroj proudu je plynule laditelný a umožňuje generovat prakticky libovolnou křivku proudů, které mají volitelnou velikost základní harmonické i harmonických vyšších řádů i volitelný fázový posun pro každou harmonickou složku. Řízený zdroj proudu působí přímo, pomocí kompenzačních proudů, proti zemním poruchovým proudům v místě zemního spojení. Významnou výhodou vynálezu je možnost kompenzace nejen základní harmonické poruchového proudu, ale i harmonických vyšších řádů.
Řízeným zdrojem proudu může být vícefázový výkonový polovodičový měnič, nebo může být řízený zdroj proudu složený z výkonových polovodičových měničů jednofázových.
Řízeným zdrojem proudu může být napěťový střídač. Ten může být zapojen přímo přes tlumivky na jeho střídavé straně k fázovým vodičům rozvodné soustavy a k zemnímu potenciálu. Napěťový střídač lze též připojit k fázovým vodičům rozvodné soustavy přes měničový transformátor. Napěťový střídač musí být doplněn regulační smyčkou proudu.
Řízeným zdrojem proudu může být i proudový střídač. Ten může být zapojen přímo přes tlumivky na jeho střídavé straně k fázovým vodičům rozvodné soustavy a k zemnímu potenciálu. Na střídavé svorky proudového střídače je však třeba ještě doplnit kondenzátory. Proudový střídač lze též připojit k fázovým vodičům rozvodné soustavy přes měničový transformátor. Zapojení je opět nutné doplnit kondenzátory na střídavých svorkách proudového střídače. Proudový střídač musí být doplněn regulační smyčkou proudu.
Řízeným zdrojem proudu může být také frekvenční měnič. Pro dosažení požadované funkce vynálezu lze použít nepřímý frekvenční měnič, ať již s napěťovým střídačem na výstupu nebo s proudovým střídačem na výstupu. Zapojení měniče k fázovým vodičům rozvodné soustavy a k zemnímu potenciálu je závislé na použitém typu střídače a je popsáno výše, a to včetně nezbytné regulační smyčky proudu. Vstupní část frekvenčního měniče musí být připojena k napájecímu zdroji, např. přes vstupní měničový transformátor k vlastní spotřebě.
Jako nejvýhodnější se při současném stavu techniky jeví použití řízeného zdroje proudu v podobě napěťového střídače resp. nepřímého měniče s napěťovým střídačem.
Je samozřejmé, že řada uvedených konkrétních prvků, tvořících řízený zdroj proudu, není uzavřená. Za určitých podmínek může jeho úlohu plnit kupř. napěťový pulzní usměrňovač, proudový pulzní usměrňovač, přímý frekvenční měnič či maticový měnič.
Přehled obrázku na výkresech
Vynález je blíže osvětlen pomocí výkresů, na obr. 1 je znázorněno schematické zapojení zařízení podle vynálezu, fázorový diagram na obr. 2 popisuje způsob kompenzace zemních poruchových proudů a na obr. 3 je fázorový diagram, popisující vyrovnávání fázové nesymetrie v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy.
Příklad provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněn příklad provedení vynálezu s řízeným zdrojem proudu 1, zapojeným mezi každou fázi rozvodné soustavy a zemní potenciál. Dále jsou zde schématicky vyznačeny impedance 4 fázových vodičů rozvodné soustavy proti zemnímu potenciálu a transformátor 3. Poruchové proudy tekoucí obvodem při zemní poruše 2. jsou označeny 5, 6 resp. 7.
Řízený zdroj proudu 1 je tvořený pomocí jednofázových výkonových polovodičových měničů, dále VPM. Řízený zdroj proudu 1 je též možné realizovat vícefázovým VPM. Řízený zdroj proudu 1 může generovat prakticky libovolné křivky proudů, které mají volitelnou velikost základní harmonické i harmonických vyšších řádů i volitelný fázový posun pro každou harmonickou složku.
Při zemní poruše 2 vzniklé na některé z fází rozvodné soustavy je vyhodnocen poruchový proud Z, který slouží jako zadání proudových regulačních smyček VPM. Řízený zdroj proudu 1 generuje kompenzační proud a, který má stejnou velikost jako poruchový proud 7, ovšem obrácenou polaritu. Regulátory proudu zajistí nastavení vhodného kompenzačního proudu 8, čímž dochází v případě kompenzace poruchových proudů k jejich eliminaci. Obdobně pracuje řízený zdroj proudu 1 i v případě, kompenzace harmonických vyšších řádů poruchového proudu s tím, Že eliminovány jsou vybrané harmonické složky, především 5., 7., 11. a 13. harmonická. Popsanou situaci zachycuje fázorový diagram na obr. 2.
V bezporuchovém stavu lze prostřednictvím zařízení podle vynálezu vyrovnávat fázové nesymetrie ' rozvodné soustavy. Toho se dosahuje nastavením řízeného zdroje proudu 1 tak, aby kompenzoval proud způsobující nesymetrii v rozvodné soustavě. Popsanou situaci zachycuje fázorový diagram na obr.. 3.
Zapojení podle obr. 1 dále umožňuje v případě potřeby kompenzaci harmonických proudů a napětí rozvodné soustavy a kompenzaci jalového výkonu rozvodné soustavy. Kompenzace harmonických rozvodné soustavy je dosažena vhodným nastavením řízeného zdroje proudu 1 tak, že tento generuje proudy působící proti vybraným harmonickým složkám vyšších řádů proudu sítě, v případe požadavku na kompenzaci jalového výkonu generuje řízený zdroj proudu 1 proudy kompenzující jalovou složku proudu rozvodné soustavy, a tím kompenzuje účiník soustavy.
Na fázorových diagramech představuje ϋθ napětí mezi uzlem transformátoru 3 a zemním potenciálem, které při zemní poruše může dosahovat až hodnot fázového napětí. Fázová napětí ve fázích nezasažených zemní poruchou mohou dosahovat až hodnot sdružených napětí. V diagramech jsou fázová napětí proti zemnímu potenciálu označena III, U2 a U3. Proudy tekoucí přes fázové zemní impedance do zemního potenciálu v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy mají označení II, 12., a 13. Proud vzniklý nesymetrii zemních impedancí je označen In.
Výhodou zařízení podle vynálezu je, že nevyžaduje existenci uzlu transformátoru a je tedy použitelné i v izolovaných sítích. Velmi důležitou vlastností zařízení podle vynálezu je, že kromě již uvedeného umožňuje i vyrovnávání fázové nesymetrie v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy, a to opět přímým působením kompenzačních proudů proti proudu způsobujícímu fázovou nesymetrii v rozvodné soustavě. Dále zařízení podle vynálezu umožňuje v případě potřeby kompenzaci harmonických proudů a napětí rozvodné soustavy a kompenzaci jalového výkonu rozvodné soustavy. Zařízení podle vynálezu je výrazně variabilnější než známá řešení, umožňuje realizovat řadu funkcí, které tato zařízení neumožňují, především kompenzaci harmonických vyšších řádů poruchového proudu i kompenzaci harmonických i jalového výkonu rozvodné soustavy. Zařízení podle vynálezu je značně necitlivé na nesymetrie a případné proměnné parametry obvodu. Velkou výhodou tohoto řešení proti známým řešením je jeho robustnost.
Claims (4)
1. Zařízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodičům rozvodné soustavy vyznačené tím, že řízený zdroj proudu (1) je zapojen mezi fázové vodiče transformátoru (3) rozvodné soustavy a zemní potenciál jednak pro kompenzaci zemních poruchových proudů a harmonických vyšších řádů poruchových proudů v místě zemní poruchy (2), jednak pro vyrovnání fázové nesymetrie v bezporuchovém stavu rozvodné soustavy a jednak ke kompenzaci harmonických vyšších řádů rozvodné soustavy a kompenzaci jalového výkonu rozvodné soustavy.
2. Zařízení podle nároku 1 vyznačené tím, že řízený zdroj proudu (1) je tvořen napěťovým střídačem.
3. Zařízení podle nároku 1 vyznačené tím, že řízený zdroj proudu (1) je tvořen proudovým střídačem.
4. Zařízení podle nároku 1 vyznačené tím, že řízený zdroj proudu (1) je tvořen frekvenčním měničem.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090031A CZ302920B6 (cs) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodicum rozvodné soustavy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090031A CZ302920B6 (cs) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodicum rozvodné soustavy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ200931A3 true CZ200931A3 (cs) | 2010-08-04 |
| CZ302920B6 CZ302920B6 (cs) | 2012-01-18 |
Family
ID=42536270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090031A CZ302920B6 (cs) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodicum rozvodné soustavy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ302920B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2012728A3 (cs) * | 2012-10-25 | 2013-10-23 | Ege, Spol.S R.O. | Zpusob rízení kompenzacního zarízení pro kompenzaci zemních poruchových proudu, v n-fázové rozvodné soustave |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB391546A (en) * | 1931-01-15 | 1933-05-04 | Gen Electric | Improvements in and relating to protective devices for electric distribution systems |
| SE433690B (sv) * | 1982-12-09 | 1984-06-04 | Klaus Winter | Anordning for reducering av jordfelsstrommen i resonansjordade kraftnet |
| SE437096B (sv) * | 1984-03-12 | 1985-02-04 | Klaus Winter | Anordning for reducering av jordfelsstrommen i icke direktjordade kraftnet |
| US6154036A (en) * | 1999-03-18 | 2000-11-28 | Abb Power T&D Company Inc. | Ground fault location system and ground fault detector therefor |
| RU2170938C1 (ru) * | 2000-01-25 | 2001-07-20 | Брянцев Александр Михайлович | Способ измерения емкости сети для автоматической настройки дугогасящих реакторов (варианты) |
| AT411937B (de) * | 2000-08-11 | 2004-07-26 | Adaptive Regelsysteme Ges M B | Verfahren und vorrichtung zur erkennung und ortung von hochohmigen einpoligen erdfehlern |
| JP3825678B2 (ja) * | 2001-10-30 | 2006-09-27 | 三洋電機株式会社 | 圧縮機の制御装置 |
| CZ20041055A3 (cs) * | 2004-10-21 | 2005-12-14 | František Ing. Žák | Zapojení pro kompenzaci činné a jalové složky proudu v místě zemního spojení a vyrovnávání fázových napětí v bezporuchovém stavu sítě |
| EP1693679B1 (de) * | 2005-02-21 | 2014-06-11 | Adaptive Regelsysteme GmbH | Verfahren zur Bestimmung eines Parameters eines elektrischen Versorgungsnetzes |
| ES2431138T3 (es) * | 2006-08-18 | 2013-11-25 | Abb Research Ltd | Detección de fallos de conexión a tierra |
| FR2917838B1 (fr) * | 2007-06-21 | 2009-09-04 | Schneider Electric Ind Sas | Dispositif de controle et de mesure localises d'isolement pour reseau electrique a neutre isole |
-
2009
- 2009-01-23 CZ CZ20090031A patent/CZ302920B6/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ302920B6 (cs) | 2012-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Prodanovic et al. | Harmonic and reactive power compensation as ancillary services in inverter-based distributed generation | |
| Boonchiam et al. | Understanding of DynamicVoltage Restorers Through MATLAB Simulation | |
| Mousavi et al. | Coordinated control of multifunctional inverters for voltage support and harmonic compensation in a grid-connected microgrid | |
| EP1565975B1 (en) | A device and a method for control of power flow in a transmission line | |
| Majumder et al. | Control and protection of a microgrid connected to utility through back-to-back converters | |
| HE Abdel Aleem et al. | Different design approaches of shunt passive harmonic filters based on IEEE Std. 519-1992 and IEEE Std. 18-2002 | |
| WO2010099459A2 (en) | A hybrid distribution transformer with an integrated voltage source converter | |
| EP2599180B1 (en) | The apparatus compensating ground currents connected to phase conductors of a distribution system | |
| EP4087082B1 (en) | Zero-sequence current balancer with a real power injector for a three-phase power system | |
| Jamshidi et al. | Power quality improvement and mitigation case study using distributed power flow controller | |
| Stratford | Rectifier harmonics in power systems | |
| Barzegar-Kalashani et al. | A linear hybrid active disturbance rejection controller design to extenuate powerline bushfires in resonant grounded distribution power systems | |
| EP2599179B1 (en) | The apparatus compensating ground currents connected to a transformer neutral point | |
| Jindal et al. | The protection of sensitive loads from interharmonic currents using shunt/series active filters | |
| CZ20041055A3 (cs) | Zapojení pro kompenzaci činné a jalové složky proudu v místě zemního spojení a vyrovnávání fázových napětí v bezporuchovém stavu sítě | |
| El-Saady et al. | Analysis and control of HVDC transmission power system | |
| CZ200931A3 (cs) | Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k fázovým vodicum rozvodné soustavy | |
| Anand | Power flow analysis and control of distributed FACTS devices in power system | |
| CZ21491U1 (cs) | Zařízení ke kompenzaci zemních proudů zapojené k fázovým vodičům rozvodné soustavy | |
| CZ302235B6 (cs) | Zarízení ke kompenzaci zemních proudu zapojené k uzlu transformátoru | |
| RU2524347C2 (ru) | Устройство компенсации тока замыкания на землю в трехфазных электрических сетях (варианты) | |
| Dongre et al. | Carrier PWM based capacitor supported dynamic voltage restorer for voltage sag and swell mitigation in distribution system | |
| CZ21510U1 (cs) | Zařízení ke kompenzaci zemních proudů zapojené k uzlu transformátoru | |
| Barik et al. | Effects of network unbalances and their solutions in resonant grounded power distribution systems | |
| Rodriguez et al. | Cancellation of neutral current harmonics by using a four-branch star hybrid filter |