СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ Российский патент 2010 года по МПК H02H3/00 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты трехфазных электрических сетей от несимметричных режимов как с нулевыми проводами, так и без них.

Известен способ защиты трехфазной электрической сети [Guide de I'installation electrique. Troisieme edition: Janvier 1982. Diffusion Centre de Documentatione et Prodyctivite 38050 GRENOBLE CEDEX. Imprimerle Generale du Centre, Seint-Etienne. Paris - France] с помощью четырех предохранителей, устанавливаемых в фазных проводах и в нулевом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ защиты [патент РФ №2130663 РФ МПК⁶ Н01Н 3/10, 85/045, опубликовано 20.05.99 бюл. №14] с использованием дополнительного подогрева плавких вставок предохранителей, включенных в фазные цепи трехфазной цепи, от нагревательных элементов, включенных в цепь нулевого провода.

Этот способ имеет следующие недостатки:

- нормативно-техническая документация [Правила устройства электроустановок] требует, чтобы цепи нулевых проводников не имели никаких дополнительно устанавливаемых электрических аппаратов, так как это снижает электробезопасность;

- применение нагревательных элементов в цепи нулевых проводников создает повышение сопротивления петли «фаза-ноль», что приводит к снижению значений однофазных токов коротких замыканий, возникающих при пробое изоляции на корпус, и в итоге к снижению чувствительности защиты и нарушению условий электробезопасности;

- используется только в четырехпроводной трехфазной сети и не может быть использован в других сетях.

Возникновение несимметричных режимов работы в трехфазных электрических сетях сопровождается появлением напряжений обратной и нулевой последовательностей, которые могут быть использованы для срабатывания защиты сети от несимметричных режимов. Фильтры напряжений обратной и нулевой последовательностей на своих выходах формируют сигналы, значения которых пропорциональны возникающей в трехфазной электрической сети несимметрии. Нагревательные элементы подключаются к выходам этих фильтров и при возникновении значительной несимметрии создают дополнительный подогрев плавких вставок предохранителей, что обеспечивает их срабатывание и отключение участка с возникшей несимметрией от остальной электрической сети.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности защиты от несимметричных режимов, применяемой в любой трехфазной сети независимо от количества проводов посредством присоединения фильтров нулевой и обратной последовательностей к трехфазной сети, к выходам которых подключается дополнительный нагревательный элемент, установленный вблизи плавкой вставки.

Эту проблему решает предлагаемый способ, который не требует включения в цепь нулевого проводника нагревательных элементов, обладающих достаточно большим сопротивлением, что в конечном итоге обеспечивает достаточные для срабатывания токовых защит значения токов.

Сущность способа заключается в том, что токи фазных проводов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, а плавкую вставку каждого из трех предохранителей дополнительно подогревают током, появляющимся на выходах фильтров напряжения обратной и нулевой последовательностей, проходящим через нагревательные элементы, установленные в предохранителях вблизи их плавких вставок.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлена схема включения предохранителей 3, фильтров напряжения обратной 1 и нулевой 2 последовательностей и нагревательных элементов 4.

Возникновение несимметричных режимов сопровождается появлением в трехфазной сети напряжений обратной и нулевой последовательностей. Фильтры напряжения обратной 1 и нулевой 2 последовательностей подключены к фазным проводам L1, L2 и L3. Электроснабжение потребителя осуществляется в симметричном режиме по трем фазным проводам. При отсутствии несимметричных режимов напряжение на выходах этих фильтров равно нулю и ток через нагревательные элементы не протекает. При возникновении несимметричного режима на выходах фильтров 1 и 2 появляется напряжение и через нагревательные элементы 4 начинает протекать ток обратной и нулевой последовательностей.

Под воздействием этого тока происходит увеличение температуры нагревательных элементов 4, что приводит к дополнительному нагреву плавких вставок предохранителей 3. Первой перегорает плавкая вставка предохранителя, через который протекает наибольший ток, что вызывает увеличение несимметрии и, следовательно, увеличение тока, протекающего через нагревательные элементы, и усиление нагрева двух оставшихся в работе предохранителей. Работа поясняется семейством защитных характеристик, представленных на фиг.2.

При существующих способах защиты в случае небольшой несимметрии токов и незначительном увеличении тока в отдельном фазном проводе больше номинального значения I_H до 20% плавкая вставка не перегорает, она расплавится только при увеличении тока до 130% номинального через 1 час после увеличения тока [Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов / А.А.Васильев, И.П.Крючков, Е.Ф.Наяшкова и др.; Под ред. А.А.Васильева. - М.: Энергия, 1980. - 608 с., ил.] (точка 1 на фиг.2). Предложенный способ позволяет при небольшой несимметрии токов и незначительном увеличении тока в отдельном фазном проводе на 10% и соответствующем появлении тока в фильтрах нулевой и обратной последовательностей осуществить расплавление плавкой вставки за счет дополнительного ее подогрева с помощью нагревательного элемента (точка 2 на фиг.2). При увеличении тока в фазном проводе до 130% 1н и соответствующем появлении тока в фильтрах нулевой и обратной последовательностей I_ф=0,3I_H плавкая вставка расплавляется за 15-18 мин (точка 3 на фиг.2). При значительной несимметрии токов и фазном токе, не превышающем номинальный, произойдет расплавление плавкой вставки за время, определяемое по семейству защитных характеристик (точка 4 фиг.2). Следовательно, предложенный способ обеспечивает наилучшую защиту любой трехфазной сети от несимметричных режимов с наибольшей чувствительностью.

Использование: в электроэнергетике для защиты любых трехфазных электрических сетей от несимметричных режимов. Технический результат заключается в повышении электробезопасности за счет увеличения чувствительности защиты при появлении несимметричного режима, что обеспечивает быстрое и надежное отключение электрической сети. Способ заключается в том, что токи фазных проводов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, и каждую плавкую вставку дополнительно подогревают током, появляющимся на выходах рассматриваемых фильтров и проходящим через нагревательные элементы, установленные вблизи плавких вставок. 2 ил.

Способ защиты трехфазной электрической сети от несимметричных режимов заключающийся в том, что токи трехфазных проводов пропускают через плавкие вставки трехпредохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, отличающийся тем, что плавкую вставку каждого из трех предохранителей дополнительно подогревают токами обратной и нулевой последовательностей, протекающими через последовательно соединенные нагревательные элементы, подключенные к выходам фильтров напряжений обратной и нулевой последовательностей и установленные напротив участков меньшего сечения плавкой вставки в непосредственной близости от нее.