Устройство для определения расстояния до мест однофазных замыканий на землю в электрической сети с незаземленной нейтралью

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электрических распределительных сетях с изолированной нейтралью для дистанционного определения расстояния до места однофазных замыканий на землю. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения расстояния. Для достижения поставленной цели в устройство введены делитель 5 напряжения, избиратель 6 повреждения фазы, трансформатор 7 тока, регулируемый нагрузочный резистор 8, фильтры 9 и 10 и фазовый детектор 1 1. Кроме, того, в устройст- i W /. IsD tC 4 СЛ Л/г.Г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 31 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3758826/24-2! (22) 27.06.84 (46) 15.04.86. Бюл. ¹ 14 (71) Украинское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыс,ательского и научно-исследовательского института "Сельэнергопроект" (72) P.Ô.Ñòàñåíêî (53) 621.317.333.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 769457, кл. G 01 R 31/08, 1978.

Блок дистанционной защиты типа

БРЗ 2701. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИГФР.65.

6136.001 ТО. ВНИИР. Чебоксары, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 589659 кл. G 01 R 31/08, 1974.

Паперно Л.Б. Проектирование устройств релейной защиты на бесконтактных элементах. M.: Высшая школа, 1979, с. 135, Электрификация технологических процессов сельскохозяйственного производства и электроснабжение сельского хозяйства. Сборник научных трудов МК4СПа. Т,ХУ. М., 1978, с. 125128.

ÄSUÄÄ 1224750 A (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТ ОДНОФАЗЧЫХ ЗАМЫКАНИЙ FiA ЗЕМЛ10 В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С НЕЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электрических распределительных сетях с изолированной нейтралью для дистанционного опреде. ления расстояния до места однофазных замыканий на землю. Цель изобретения — упрощение конструкции уст- . ройства и повышение точности измерения расстояния. Для достижения постаг вленной цели в устройство введены делитель 5 напряжения, избиратель 6 повреждения фазы, трансформатор 7 тока, регулируемый нагрузочный резистор 8, фильтры 9 и 10 и фазовый детектор II. Кроме. того, в устройство входят блок I присоединения, генератор 2 тока, вычислительный блок 3, считывающий

1224750 блок 4, контролируемая электрическая сеть 12 (схема заме щения). 3 ил.

Изобретение относится к электро- измерительной технике и.может быть использовано в электрических распределительных сетях с изолированной нейтралью для дистанционного определения расстояния до места однофазных замыканий на землю, Цель изобретения — упрощение устройства и повышение точности определения расстояния путем использования более простых блоков, осуществляющих более простую реализацию .измерения расстояния до места одно.— фазного замыкания на землю.

На фиг.! изображена структурная электрическая схемапредлагаемого уст, ройства;на фиг. 2 — эквивалентная схема протекания иакладываемо го тока; на фиг,3 — векторная диаграмма рассматриваемой схемы.

Устройство содержит блок 1 присоединения, генератор 2 тока, вычислительный блок 3, считывающий блок 4, делитель 5 напряжения, избиратель 6 поврежденной фазы,.трансформатор 7 тока, регулируемый нагрузочный резистор 8, первый 9 и второй 10 фильтры частоты, фазовый детектор 11, контролируемая электрическая сеть

i2 (схема замещения). Первый, второй и третий входы блока 1 присое- . динения соединены с клеммами для подключения к контролируемым фазам электрической сети 12, выход вычислительного блока 3 соединен с входом считывающего блока 4, вход генератора 2 тока соединен с контактом релейной защиты, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока

1 присоединения соединены с соответствующими входами избирателя 6 поврежденной фазы, второй выход избирателя 6 поврежденной фазы соединен с первым выводом трансформатора

7 тока, второй вывод трансформатора

7 соединен с первым выходом генератора тока, третий вывод транс-. форматора 7 тока соединен с первым

45 жневого трансформатора 1 напряжения.

Другими контактами избирателя 6 к делителю 5 напряжения подключается фильтр 9 накладываемой частоты и параллельная ему, цепь, состоящая из нагрузки (резистора 8) трансформатора 7 тока и фильтра 10 накладываемой частоты. При этом по обмотке низшего напряжения поврежденной фазы трансформатора 1 напряжения протекает ток генератора 2 тока, трансформируясь в обмотку высшего напряжения трансформатора напряжения, он замыкавыводом регулируемого нагрузочного резистора 8, первым выходом избирателя 6 поврежденной фазы и входом первого фильтра 9 частоты, выход

5 которого соединен с первым входом фазового детектора ll четвертый вывод трансформатора 7 тока соединен с вторым выводом регулируемого нагрузочного резистора 8 и входом вто10 рого фильтра 10 частоты, выход которого. соединен с вторым входом фазового детектора 11 и вторым входом вычислительного блока 3, выход фазового детектора 11 соединен с

15 первым входом вычислительного блока 3, первый, второй и третий входы делителя 5 напряжения соединены с . клеммами для подключения к контролируемым фазам электрической сети, о первый, второй и третий выходы делителя 5 напряжения соединены с шестым,седьмым и восьмым входами избиI .рателя 6 поврежденной фазы.

В качестве блока 1 присоединения используется пятистержневой измерительный трансформатор напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При появлении замыкания на землю

ЗО контакты релейной защиты подключают питание .к генератору 2 тока тональной частоты, а контакты избирателя 6 поврежденной фазы включают выход генератора 2 тока на обмотку низшего напряжения поврежденной фазы пятистер1224750

35 двумя положениями и выполнена схема предлагаемого устройства (фиг.1,.

Напряжение, снимаемое с емкост..ного делителя 5 напряжения в нор( мальном режиме работы сети U,,пропорционально падению напряжения на емкостном сопротивлении сети Х,, определяемом емкостью сети С относительно земли по формуле

55 ется па двум параллельным цепям: по цепи "провод поврежденной фазы — переходное сопротивление в месте замыкания — земля((и по цепи (емкость сети — земля".

На схеме протекания накладываемого тока от генератора 2 тока (фиг.2) обозначены. индуктивность L„ участка поврежденной линии от шин подстанции до места повреждения;активное сопроти- 1р вление г„ этого участка; переходное сопротивление r„ в месте повреждения;источник I тока.

Генератор 2 тока, подключенный к контролируемой трехфазной э .;-;;трической сети через трансформатор 1 напряжения, мажет рассматриваться как источник тока в силу того, ч-.а ..аэффициент трансформации трансформатора напряжения достаточна велик (напри- gp

Мер, для трансформаторов НТ11!1-!О, имеющихся на подстанциях 11-35/!0 " В, он равен 100) и приведенное:.:.;.(ь(ему напряжению значение сопра.(ив((е:.ия цепи (провод поврежденной ф зы — це- 25 реходное сопротивление в ме (е замыкания — земля и параллельной емка".тной цепи имеет малое значение.

На векторной диаграмме (ьиг.З) рассматриваемой схемы обозначены:

I ток I генератора (приведенный к высшему напряжению трансформа;ара напряжения); ток Т, текущий па емкосткой цепи эквивалентной схеь;ы(; ток

I теку!ий по индуктивной .(, :.-(и; напряжение U b на зажимах схемы; реактивное падение напряжения,jI„u L„ на индуктивной цепи ат тека IL: активное падение напряжечия,(г„ +

+ г„ ) в той же цепи ат тока

Как видно из векторной диаграммы,,ток I ранен геометрической раэнице токов I и Т

Информацию о расстоянии до места замыкания -a землю дает частное от деления реактивного падения напря- 45 женил на петлю "провод поврежденной фазы — переходное сопротивление земля на ток I,, протекающий по этой петле. В соответствии с этими!.,, =- ЛТ Х, (1) и совпадает по фазе с током I Это обусловлено тем, что емкостный делитель 5 напряжения, нагруженный на активное сопротивление (в данном случае это входные сопротивления фильтров 9 и 10 частоты с включенным последовательно нагрузочным резистором 8 трансформатора 7 тока) обеспечивает сдвиг по фазе выходного напряжения делителя 5 напряжения относительно прикладываемого напряжения о на 90 при малых значениях емкости делителя 3 напряжения, что и имеет место в данном случае ° Трансформатор

7 тока подключается так, чтобы его выход находился в противофазе с выкодом делителя 5 напряжения в нормальном режиме работы сети, а его нагрузка (резистор 8) регулируется тем, чтобы при этом суммарное напряжение после нагрузки, подаваемое на фильтр 10 частоты было рав- . но нулю. Тогда при замыкании на землю напряжение, подаваемое на фильтр

9 частоты, оказывается пропорциональным току индуктивной цепи I„ и совпадает с ним по фазе.

Поскольку делитель 5 напряжения, как было указано выше, осуществляет сдвиг по фазе прикладываемого к нему напряжения на 90, то фазовый детектор 11, выполненный по косинусной схеме, производит выделение напряжения, пропорционального реактивной составляющей падения напряжения на индуктивной ветви от протекания накладываемого тока, Вычислительный блок 3 осуществляет деление этого напряжения на сформированное выше указанным способом напряжение, пропорциональное току индуктивной ветви.

Сопротивление индуктивной ветви схемы замещения сети при замыкании на землю (фиг.2) равно где I — накладываемый на сеть ток тональной частоты (от генератора 2 тока);

U — падение напряжения от тока (:(((Т на входном сопротивлении сети при замыкании на землю;

I — часть накладываемого тока, протекающая по емкостной ветви схемы замещения (ток I пропорционален

1224750

25 напряжению П g и опережает его на

90 ); (f — угол между напряжением

1> и током, текущим по индуктивной ветви схемы замещения и равным

Тс

Расстояние до места замыкания на землю равно

2 = К"Х, (3) где К вЂ” коэффициент пропорциональности °

Из формулы (2) следует, что нет необходимости иметь отдельно значение тока Т,, а нужно иметь разницу токов I — 1С, равную току I„ Схема устройства обеспечивает формирование напряжения, пропорционального току

I Осуществляется это вычитанием .из напряжения, пропорционального току Т, которое выделяется на регулируемой нагрузке (резисторе 8) в трансформаторе 7 тока, напряжения, снимаемого с емкостного делителя 5.

В результате на выходе вычислительного блока 3 имеем напряжение, пропорциональное индуктивному сопро тивлению цепи нпровод поврежденной фазы — переходное сопротивление земля", которое пропорционально расстоянию до места замыкания на землю. Полученный результат считывается блоком 4.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет точнее измерять расстояния до мест однофазных замыканий на аемлю, что значительно сокращает трудозатраты на поиск этих замыканий (являющихся основным видом повреждения в сельских распределительных сетях), и повышает надежность электроснабжения.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 45

Устройство для определения расстояния до мест однофазных замыкании на землю в электрической сети с незаземленной нейтралью, содержащее блок присоединения, генератор тока, вычислительный блок, считывающий блок, первый, второй и третий вхо ды блока присоединения соединены с клеммами,для подключения к объекту контроля, вход генератора соединен с контактом релейной защиты, выход вычислительного блока соединен с входом считывающего блока, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности определения расстояния, в него введены делитель напряжения, избиратель поврежденной фазы, трансформатор тока, регулируемый нагрузочный резистор, первый и второй фильтры частоты, фазовый детектор, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока присоединения соединены с соответствующими входами избирателя поврежденной фазы, второй выход избирателя поврежденной фазы соединен с первым выводом трансформатора тока, второй вывод трансформатора тока сое,динен с первым выходом генератора тока, третий вывод трансформатора тока соединен с первым выводом регулируемого нагрузочного резистора, первым выходом избирателя поврежденной фазы и входом первого фильтра частоты, выход которого соединен с первым входом фазового детектора, четвертый вывод трансформатора тока соединен с вторым выводом регулируемого нагрузочного резистора и входом второго фильтра частоты, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора и вторым входом вычислительного блока, выход фазового детектора соединен с первым входом вычислительного блока, первый, второй и третий входы делителя напряжения соединены с клеммами для подключения к объекту контроля, первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединены с шестым, седьмым и восьмым входами избирателя поврежденной фазы, а блок присоединения выполнен в ниде измерительного трансформатора напряжения.

1224750 . ир

Составитель Е.Кущ

Техред Н.Бонкало КорректоР M.Максимипинец

Редактор А.Ревин

Заказ 1947/45 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4