Способ определения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью

Способ определения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистически к

Республик

««964554 (6I ) Дополнительное к авт. cBHfl; âó (22) Заявлено 09.03.81 (2 I ) 3256524/24-07 с присоединением заявки РЙ (51)М. Кл.

GO1 В 31/08

Н 02 Н 3/16

Гевударственный комитет (23) П риоритет

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень № 37 ао делам нэобретений и открытий (53) УДК621.316.

° 925 (088.8) Дата опубликования описания 08.10.82 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Антонов, Б.М. Ягудаев, В. В. Назаров, В.И.Мик и Ю.И.Зорин

Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Знамени институт горного дела им. А.А.Скочинског (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ. ФАЗЫ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам определения поврежденной фазы при замыканиях на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью с целью ее использования в быстродействующей

5 аппаратуре защиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека к любой нз фаз сети напряжением 1,14 - 10 кВ.

Известны способы определения повре жденной фазы, основанные на измерении фазных напряжений и сравнении двух электрических величин между собой по фазе или абсолютной величине 11) и (2).

Известный способ определения поврежденной фазы, основанный на измерении абсолютных значений фазных напряжений и сравнении напряжений опережаквцей и собственной фаз сети реализован в уст- го ройстве для определения поврежденной фазы, которое содержит выпрямители собственной н опережающей.по отношению к ней фаэ сети и исполнительный орган, 2 причем выходы выпрямителей соединены с исполнительнь1м органом по схеме сравнения двух напряжений по абсолютной величине (2 ).

На фиг, 1 показана векторная диаграмма, поясняющая известный способ опре деления поврежденной фазы. При замыкании на землю одной из фаз сети (например, фазы А) снижается напряжение на поврежденной фазе и увеличивается напряжение на опережающей по отношению к ней фазе. Исполнительный орган фазы

А срабатывает на их положительную разницу

ЬЬ1х (8) С A

Недостатком известного способа определения поврежденной фазы является ограниченная чувствительность. Так, при возникновении утечки на фазе А при определенном соотношении емкости фаз сети относительно земли и сопротивления замыкания на землю, напряжение на поврежденной фазе А становится равным нап3 9645 ряжению на отстающей фазе B (точка О1 на фиг. 1) и сигнал на исполнительном органе отстающей фазы В будет (ЖИВЫХ() Оя UB )0 т. е. замыкания

5 на землю через большое сопротивление(ниже критической точки 01 на фиг. 1) ведут к ложным срабатыванием по фазе В. След< вательно, чувствительность по известному способу ограничивается условием не 10 срабатывания на последующей (здоровой) фазе.

Белью изобретения является повышение чувствительности. определения поврежденной фазы. 15

Поставленная цель достигается. тем, что согласно способу определения поврежденной фазы сети, основанному на измерении абсолютных величин фаэных напряжений, вычитании двух электрических ве- 20 личин друг иэ друга, одной из которых является напряжение опережающей фазы, а другой — напряжение собственной фазы, сравнении с эталонной величиной полученной.разности напряжений, при пре- 25 вышении которой определяют поврежденную фазу, дополнительно измеряют напряжение нулевой последовательности, а в состав вычитаемой величины входят также напряжение отстающей фазы и напря- 50 жение нулевой последовательности, при этом напряжения опережающей, собственной, отстающей фаз и нулевой последовательности берут соответственно в соотношении, равном 3:2:1: 3.

По предложенному способу поврежден-. ная фаза сети определяется сравнением с эталонной величиной (уставкой) следующих разниц напряжений в каждой из трех фаз:

" щ (e i= "д (g "в в с "д "о1

Решают уравнения (1)-(3) для предельных случаев, когда: а) отсутствует утечка на землю, 0я

=ц =0 =цф - 0 0; б сопротивление утечки равно нулю (металлическое замыкание фазы на землю), Од =сО, 0 = (с = (/3 U< U0 Оф и на исполнительном органе собственной

55 (поврежденной) фазы А необходимо обе . цечить максимальный сигнал, равный

01 " "750Ф i

54 4 в) на исполнительном органе опережающей фазы С и отстающей фазы В должно быть .напряжение не выше нуля. . Получают соответственно три уравнения (после сокращения обеих частей на

Оф) для коэффициентов

К1- К2 - Кз ов (4) 3(1 3) 4 3 (К. - К ) — К, = О. (6)

Решив систему (4)-(6), можно получить оптимальные значения коэффициентов, стоящих соответственно перед напряжениями опережающей, собственной (поврежденной), отстающей фаз и напряжением нулевой последовательности: К1 =3;

К 1 = 2; К > = 1; К, = 73. Это соотношение напряжений фаз и нулевой последовательности обеспечивает значительно большую (более чем в 2 раза) чувствитель ность определения поврежденной фазы по сравнению с известным способом.

С учетом полученных значений коэффициентов выражения для напряжений на исполнительных органах фаз принимают . вид

"вых <д>= в"с ("д "в в "a)= в "ñ два (7)

=З0Д-(20 0С+ЛОо)=30, - ОSC0

Ф) („(х ® = 3 "S-(2О .и„.ЯУ,)= З(В (СЯО

На фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа определения поврежденной фазы.

Устройство для определения поврежденной фазы содержит делители напряже ния собственной (поврежденной) фазы 1, отстающей фазы 2 (например, реэисторные, емкостные или вторичные обмотки трансформаторов, первичная сторона которых включена к соответствующей фазе контролируемой сети), фильтр 3 напряжения нулевой последовательности с делителем на выходе, выпрямители 4-7 на- пряжений соответственно опережающей, собственной и отстающей фаз сети, а . также напряжения нулевой последователь ности, усилитель 8 постоянного тока с исполнительным органом на выходе. Данные элементы образуются определитель

9 фазы А, аналогично определители 10 и 11 для фаз В и С.

Устройство работает следующим образом.

5 06

В нормальном режиме на входы выпрямителей 5 и 6 соответственно соб-. ственной и отстающей фаз, а также на . вход выпрямителя 7 напряжения нулевой последовательности через делители с коэффициентами 2; 1; УЗ подаются напряжения, которые после выпрямления складываются между собой. На вход выпрямителя опережающей фазы пода« ется свое напряжение с коэффициентом 3, которое после выпрямления включается встречно с суммой предыдущих напряжений. При симметричности напряжений фаз сети на усилитель 8 постоянного тока поступает разность между напряжением фазы С (11) и суммой напряжений фаз А(12), B(13) и напряжения нулевой последовательности, взятых в. соответствующем, соотношении. Эта разность равна нулю, т.е. 0Bbw (A) О.

Для блоков 10 и 11 соответственно фаз 13 и 14 на исполнительные органы поступают также аналогичные разницы, . Равные нулю, т.е. 0 Bb>>(B)= 0;UBblx(C

При однофазном замыкании па землю (например, фазы А) нарушается симмеч рия фазных напряжений сети и на уси-, литель 8 постоянного тока поступает напряжение опережающей фазы, по величине большее, чем сумма напряжений с выходов выпрямителей 5-7. Тогда на испол. нительный орган поступает положитеш .ная разница напряжений, по уровню достаточная для его срабатывания.

На исполнительные органы двух других фаэ (в блоках 10 и 11 на фиг. 2) поступают отрицательные разницы, посколь ку Ф

> од-, д ЗОВ,.

Способ определения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью, основанный на измерении абсолютных величин фазных напряжений, вы25 читании двух электрических величин друг иэ друга, одной из которых является напряженне опережающей фазы, а другойнапряжение собственной фазы, сравнении с эталонной величиной полученной разЗа ности напряжений, при превышении которой определяют поврежденную фазу, о т -. д и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительно измеряют напряжение нулевой последовательности, а в состав вычитаемой величины входят также напряжение отстакяцей фазы и напряжение нулевЫ последовательности, при этом напряжения опережающей, собственной, отстающей фаз и нулевой последовательности берут соответственно в соотношении равном

3:2:1: <3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 335763, кл. Н 02 Н 3/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР цо заявке М 2733799/24-07, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

При этом исполнительные органы на этих фазах не срабатывают.

Чувствительность устройства согласно предлагаемому способу определения поврежденной фазы сети, по уровню несрабатывания на последующей (здоровой) фазе выше (точка 0,1 на.векторной диаграмме фиг. 1), чем по известному способу (точка 0 на фиг. 1), I

4554 6

Таким образом, становится воэмож« ным определять поврежденную фазу при замыканиях на землю через значительно большие сопротивления (при емкости фаз

s относительно земли 1 мкФ) до 25 кОь|.

Поскольку чувствительность и связанное с ней быстродействие являются основными параметрами безопасности, то применение предлагаемого способа определения поврежденной фазы, обладающего повышенной чувствительностью, в аппара туре защиты от поражения электрическим током с автоматическим замыканием на землю поврежденной фазы существенно

15 повышает уровень безопасности обслуживания электрических сетей.

Формула из обре те ния