Устройство для определения поврежденной фазы в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. КЛ.2

Н 02 Н 3/16 (22) Заявлено 110578 (21 2613812/24-07 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300680.Бю",.ëåòåíü No 24

Дата опубликования описания 300680 (5З) УДИ 621. 316.

° 925(088.8) (72) Автор изобретения

B.0.Æèäêoâ

Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (71) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНHOA

ФАЗЫ В ТРЕХФАЗ НОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕ11ТРАЛЬЮ

Изобретение относится к релейной 1 защите и может быть использовано для контроля состояния изоляции в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью. 5

Известно устройство для определения поврежденной фазы, основанное на предварительном расщеплении напряжения фаз на три симметричных напряжения,выпрямлении их,сравнении с опорным напряжением и определении поврежденной фазы по снижению фазного напряжения на 15-30% по сравнению с опорным напряжением.

Недостатками этого устройства f5 являются неудовлетворительная зона чувствительности и зависимость ее от уставки эталонной величины, с которой осуществляется сравнение фазного напряжения, а также низкая 20 надежность выбора из — за неиспользования блокирующей величины, каковой, например, является напряжение нулевой последовательности, снимаемое с соответствующего фильтра. 25

Наиболее близким к изобретению решением по технической сущности является утсройство для определения поврежденной фазы, работающее по принципу и3мерения амплитуд сформи- ЗО рованных векторов напряжений, сравнения их с заданной эталонной величиной и однозначного выбора поврежденной фазы, соответствующей тому вектору, амплитуда которого превышает эталонную величину. Устройство включает три пороговых элемента, подключенных к фазам контролируемой сети и через фильтр напряжения нуле— вой последовательности к искусствен-ной нулевой точке.

Основными недостатками данного устройства являются — ограниченная возможность по расширению эоны чувствительности по величине переходного сопротивления в месте замыкания, составляющая 0 4 и и 4, 39 X q емкостное сопротивление фазы относительно земли, Ом); резкая зависимость зоны чувствительности от значения эталонной величины уставки срабатывания, с которой производится сравнение амплитуд измеряемых векторов, а также невысокая надежность работы устройства, обусловленная выбором поврежденной фазы по одному вектору, модуль которого превышает эталонную величину.

Цель изобретения — расширение зоны чувствительности, обеспечение ее .

744919 независимости от значения эталонной величины и повышение ггадежност:л определения поврежденной фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем фильтр напряжения нуле- 5 вой последовательности и по чи=лу фаз пороговые элементы сравнения, последние подключены входами к цепям, образованным путем последовательного и встречного включения вторичных обмоток разделительных трансформаторов, подключенных первичными обмотками на фазные напряжения сети, и промежуточного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к вновь введенному источнику постоянного напряжения через вновь введенный формирователь добавочного вектора., состоящий из транзисторных ключей с параллельно включенными диодными ограничителями, базовые 20 цепи которых через фазосдвигающую цепочку подключены к фильтру напряжения нулевой последовательности, а выходы пороговых элементов подключены к входу вновь введенного логического блока.

Работа устройства основана на принципе формирования результирующих векторов посредством геометрического вычитания из векторов фазных напряжений добавочного вектора, модуль которого изменяют в зависимости ст модуля вектора напряжения нулевой последовательности по заданным математическим законам и определения поврежденной фазы по амплитудам двух ре зультирующих векторов,соответствующих не поврежденным фазам и превышающих эталонную величину.Это позволяет расширить зону чувствительности до

0 4 В „ < 3,32 Хс,. сделать ее незави- 4О симой от значения эталонной величины и повысить надежность определения поврежденной фазы.

На фиг.1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма, поясняющая принцип Формирования результирующих векторов.

Устройство состоит из разделительных трансформаторов 1, подключенных первичными обмотками к измерительного трансформатору 2 напряжения, а вторичными обмотками — к пороговым элементам 3 и к соответствующим вторичным обмоткам промежуточного трансформатора 4. Первичная обмотка трансформатора 4 присоединена к источни- 5- ку 5 постоя»ногn напряжения через формирователь 6,цобавочного вектора, представляющий собой фазосдвигающие цепочки 7„8, транзисторные клкчи 9, 10 и включенные параллельно им диод- Я) ные ограничители 11,12. Формирователь 6 входными цепями подключен к выходу фильтра 13 напряжения нулевой псследова ельнссти. Пороговые элементы 3 сравнениB выходами присоедине- 65 ны к выходному логическому блоку 14, осуществляющему однозначный выбор по— врежденной фазы при срабатывании пороговых элементов 3, соответствующих неповрех;ценным Фазам.

В исходном состоянии (сеть не повреждена) на входе формирователя 6 напряжение нулевой последовательности U отсутствует, транзисторные ключи 9,10 закрыты и в первичную обмотку трансформатора 4 напряжение от источника 5 не подается. Векторы фазных напряжений ОА, ОС и ОВ образуют симметричную звезду.

При возникновении замыкания на землю (например, при повреждении фаз А) векторы фазных напряжений займут положение ОА, ОВ„, OC„.

При зтсм концы уг;азанных векторов в зависиггости ст величины переходного сопротивления в месте замыкания и емкости сети могут занимать лкбое положение на дугах полуокружностей АА", ВВ,CC. г4сдули векторов напряжений ОА. „, ОВ, OC„ будут прикладываться через обмотки разделительных трансформаторов 1 к пороговым элементам 3 и госледовательно включенным вторичным обмоткам про— межуточного трансформатора 4.

На входе формирователя 6 появля— ется напряжение нулевой последовательности Ua, которое сдвигается на требуемый угол за счет специально подобранных параметров фазосдвигающих цепочек 7,6 ° Под действием этогс напряжения попеременно открывают— ся транзисторные ключи 9,10, вследствие чего на первичную обмотку трансформатора 4 подается ст источника 5 напряжение О, сдвинутое по фазе относительно исходного напряжения нулевой последовательнос-.è U на требуемый угол. Трансформатор 4 выполнен с таким коэффициентом трансформации, который необходим для обеспечения заданного порога срабатывания элементов 3 при значении напряжения нулевой последовательности, равном

0,1 О, . Так как вторичные обмотки трансформатора 4 включены встречно обмоткам трансформаторов 1, тс обеспечивается вычитание сформированного вектор- напряж.ения U or векторов фазных напряжения ОА„, OB„, YC„.

Полученные таким образом результирующие векторы ОВ„", ОС„" по модулю будут превышать уставку срабатывания, на которую настраиваются пороговые элементы 3, а модуль вектора ОА„, соответствующий поврежденной фазе, оказывает<я ниже уставки срабатывания.

Вследствие этсгс элементы 3, подключенные к поврежден" ûì фазам В и

С, оказываются под напряжениями, прев чггающими пороги срабатывания и на логический блок будут воздействовать два соответствую,гих сигнала, 144819

1 по которым он однозначно определяет поврежденную фазу А.

Для исключения ложных срабатываний модуль добавочного вектора ограничивается диодными ограничителями

11 и 12 напряжений до значения, не превышающего фазного напряжения при нормальном режиме работы сети.

Предложенное устройство имеет расширенную зону чувствительности, независимую от значения эталонной вели- о чины уставки срабатывания, обладает высокой надежностью определения поврежденной фазы за счет подачи на вход логического блока двух сигналов, поступающих с пороговых элементов неповрежденных фаз. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить электробезопасность при эксплуатации кабельных электрических сетей с изолированной нейтралью на угольных карьерах. 20

Формула изобретения

Устройство для определения поврежденной фазы в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью,25 содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и по числу фаз пороговые элементы сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения зоны чувствительности, обеспечения ее независимости от значения заданной эталонной величины и повышения надежности определения поврежденной фазы, пороговые элементы сравнения подключены входами к цепям„ образованным путем последовательного и встречного включения вторичных обмоток разделительных трансформаторов, подключенных первичными обмотками на фазные напряжения сети, и промежуточного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к вновь введенному источнику постоянного напряжения через вновь введенный формирователь добавочного вектора, состоящий из транзисторных ключей с параллельно включенными диодными ограничителями, базовые цепи которЫх через фазосдвигающую цепочку подключены к фильтру напряжения нулевой последовательности, а выходы пороговых элементов подключены к входу вновь введенного выходного логического блока.

744819 п г

Составитель Л.Васькова

Редактор Т. Кузьмина Техред Я. Бирчак Корректор М, Коста

Заказ Зб76/10 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная„4