Воздушная линия электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности

Воздушная линия электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк

«» 855849

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (бт) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 12.12.79 (21) 2856696/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки Ио

Н 02 Х 3/00

H 02 H 3/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0881. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 150881 (53) УДК 621 316

° 925(088.8) (72) Авторы изобретения

P.Ø.ÑàãóòäèHoâ и В.Я.Жарков (Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П. Горячкина (71) Заявитель (5 4 ) ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

С АНТЕННЫМ ДАТЧИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ

НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Известны датчики напряжения нулевой последовательности, состоящие иэ трех антенных преобразователей напряжения, расположенных вблизи проводов контролируемой установки и специального корректора, позволяющего производить балансировку датчика без изменения положения антенн (1).

Недостатком известного датчика напряжения нулевой последовательности является сложность его настройки и возможность применения его только при горизонтальном расположении проводов, тогда как воздушные линии электропередачи могут иметь располоИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технике релейной защиты и противоаварийной автоматики в электрических установках, для питания устройств автоматики и релейной защиты нулевой последовательности с малым потреблением в первую очередь на воздушных линиях электропередачи.

Принцип работы основан на емкостном способе контроля напряжения при помощи антенных преобразователей напряжения без подсоединения к.токопроводам. жение проводов по вершинам треугольника, Наиболее близким к изобретению по технической сущнооти и результату является устройство, которое содержит антенный преобразователь напряжения, расположенный параллельно проводам воздушной линии, соединенный с одним иэ выходных выводов исполнительного органа, с другим выводом которого соединен заземлитель, опоры, при этом упомянутый антенный преобразователь напряжения размещен в центре треугольника, в вершинах которого расположены провода (2).

Известный датчик является наиболее простым, надежным и удобным, однако обладает низкой выходной мощностью, вследствие этого приходится сигнал с антенного преобразователя напряжения предварительно усиливать, т.е. требуется полупроводниковый усилитель с большим входным сопротнвле25 нием. Применение таких усилителей требует стабилизированного источника питания, поэтому область применения данных датчиков — подстанции,.пункты ,секционирования, имеющие стабилизированный источник питания. В случае, например, их применения для контро855849 ля перегорания секционирующих предохранителей, проверки положения отключенного состояния разделителей на воздушных линиях электропередачи приходится в качестве источника питания использовать дополнительно подключаемый однофазный трансформатор, что снижает надежность работы электрической сети и экономически нецелесообразно.

Цель изобретения — повышение надежности функционирования воздушной линии электропередачи путем увеличения выходной мощности антенного датчика напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в воздушную линию электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности и расположением трех ее проводов в вершинах треугольника, содержащую первый антенный преОбраэователь Напряжения, расположенный на опоре параллельно проводам линии и исполнительный орган, к одному из выводов которого подключен эаземлитель опоры, дополнительно введены второй и третий антенные преобразователи напряжения, размещенные íà опоре параллельно проводам линии, упомянутый первый, а также второй и третий антенные преобразователи расположены в вершинах правильного треугольника, центр тяжести которого совпадает с центром тяжести треугольника, образованного упомянутыми проводами линии, а объединенный конец трех антенных преобразователей напряжения подключен ко второму выводу упомянутого исполнительного органа.

На фиг. 1 показано конструктивное выполнение датчика напряжения нулевой последовательности для воздушных линий электропередачи; на фиг. 2-4 взаимное расположение проводов 1-3 и антенных преобразователей 4-6 напряжения, поясняющие принцип работы датчика.

Провода 1-3 воздушной линии расположены по вершинам правильного треугольника, антенные преобразователи 4-6 напряжения расположены в вершинах правильного треугольника по касательной к окружности с центром, совпадающим с центром тяжести треугольника, образованного проводами

1-3 линии электропередачи. Исполнительный орган 7 включен между объециненными выводами антенных преобразователей 4-6 напряжения и землей, Провода 1-3 и антенные преобразователи напряжения нулевой последовательности обладают соответствующими между собой емкостями. Значение ем. кости между проводом и антенным преобразователем напряжения определяется по формуле

C= 1, е(а ) а где — диэлектрическая проницаемост ь — расстояние между проводом и антенным преобразователем напряжения; радиус антенного преобразователя напряжения; — длина антенного преобразователя напряжения °

При нормальном режиме работы электрической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотношениями Ч(+ Vg + Ч 0; .ЧЛ = а Ч

= аЧз,где à е,>; а1 =Е ).

На каждом из антенных преобразователей 4-6 напряжения наводится напряжение, определяемое выражением

30

Ч4 Ч6. Ль=К(С, 4 а С2-4+с з-(2-5 Ъ-5 {-6 2-6 -{>

Проведем в правильном треугольнике, образованном проводами 1-3 воздушных линий электропередачи биссектрисы и в точках пересечения с противоположными сторонами расположим антенные преобразователи 4-6 напряжения (фиг. 2). Такое расположение антенных преобразователей напряжения позволяет соблюдать следующие условия

Л-4 1-У э-6

Л-6 2-6 Л-5 или учитывая сл 4 = с = с », ((3) сл 6= с 6= сд 4= сл =с у

Перегруппируея (2) и запишем в вкде учитывая (3) выражение (4) можно записать

И 4/ +V =K(C„<((a+a)+C, ((-a a)+

+ C, (({.a1+a)). (ц1

45

55 0 где С вЂ” емкость между проводом

Л- AH(1 и i-ым антенным преобразователем напряжения

С „„ - емкость между проводом

25 2 и i-ым антенным преобразователем напряжения;

С вЂ” емкость между проводом

3 и 1-ым ал{тенным преобразователем напряжения;

k коэффициент взаимосвязи между напряжением и емкостью

Сумма напряжений трех антенных преобразователей 4-6 напряжения определяется. 855849 (ба) 55

Так как 4+ a2+ а = 0, то выражение (5) равно нулю, т.е. такое взаимное расположение проводов 1-3 и антенных преобразователей 4-6 напряжения образует датчик напряжения нулевой последовательности. Места расположения антенных преобразователей

4-6 напряжения находятся на касатель- ной к окружности, центр которой совпадает с.центром тяжести треугольника, образованного проводами 1-3 линии электропередачи.

Проведем другую окружность с радиусом R. (фиг. 3), продолжим биссектрисы и перенесем туда места расположения антенных преобразователей

4-6 напряжения. В данном случае спра- 15 ведливым остаются соотношения (3), поэтому такое расположение антенных преобразователей напряжения также образует датчик напряжения нулевой последовательности. 20

Допустим, что каждое из антенных преобразователей 4-6 напряжения переместилось по дуге окружности в одном направлении на b о(,(фиг. 4).

В этом случае выполняются следую- 15 щие условия

4-4 2- > 3-ь

4-6 2 4- - 35 +6 с 2-6 Э-4 или учитывая (1)

30 -4 2-5 . Ъ-6 с16 = с24 = с - (6) с4 6 = с2 ь = с34

Пере группируя (2 ) полу чаем

4 Б 6 -4 ь) 35 (С1 +О С . 6) (С1,.

+a С 6+a С 4) 1 (7)

Учитывая (5), выражение (6 ) запишем в виде 40 . Ч4 "З Ъ6= ГС1-.4(4+с +a)+C, В ((+

)+С1-6(<-а 1a)), т.е. в данном случае также сигнал на выходе объединенных антенных преобразователей напряжения равен нулю. 45

Таким образом, размещение антенных преобразователей 4-6 напряжения в вершинах правильного треугольника по касательной к окружности с центром, совпадающим с центром тяжести 50 треугольника, образованного проводами

1-3 линии электропередачи позволяет определить напряжение нулевой последовательности.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы линии электропередачи на выходе датчика напряжения нулевой последовательности величина сигнала равна нулю и исполнительный орган 6 не срабатывает (обесточен).

Если напряжение линии электропередачи при работе в аварийном или ненормальном режиме содержит составляю" щие прямой, обратной и нулевой после,довательностей, то на антенных преобразователях 4-6 напряжения появляются электрические потенциалы от всех .симметричных составляющих.

В предлагаемом устройстве частичные емкости между антенными преобразователями напряжения и проводами подобраны таким образом, что сумма сигналов от напряжения прямой и обратной последовательностей на объединенном выходе трех антенных преобразователей равна нулю и пропорциональна только напряжению нулевой последовательности, т.е. на выходе датчика появляется сигнал пропорциональный напряжению нулевой последовательности и исполнительный

1орган 7 срабатывает.

Экспериментальные исследования показывают, что выходная величина сигнала при таком выполнении увеличивается примерно на один порядок по сравнению с известным. Вследствие этого оказывается возможным на выход датчика нейосредственно включать исполнительное реле.

Формула изобретения

Воздушная линия электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности и расположением трех ее проводников в вершинах треугольника, содержащая первый антенный преобразователь напряжения, расположенный на опоре параллельно проводам линии и исполнительный орган, к одному иэ выводов которого подключен эаземлитель опоры, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности ее функционирования путем увеличения выходной Мощности антенного датчика напряжения, дополнительно введены второй и третий антенные преобразователи напряжения, размещенные на опоре параллельно проводам линии, упомянутый первый, а также второй и третий антенные преобразователи расположены в вершинах правильного треугольника, центр тяжести которого совпадает с центром тяжести треугольника, образованного упомянутыми проводами линий, а объединенный конец трех антенных преобразователей напряжения подключен ко второму выводу упомянутого исполнительного органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фильтр напряжения нулевой последовательности типа ФАН. Техническое описание и рекомендации по монтажу и настройке фильтра. ОРГРЭС, заказ 9 313/70, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

6744144, кл. Н 02 Н 3/16, 1977

855849

Put.1

Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1956/78

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Составитель В. Молчанов

Редактор Т. Парфенова Техред М. Рейвес Корректор М. Демчик