Датчик параметров нулевой последовательности для трехфазной сети Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 G01R19/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для селективной сигнализации о замы кании на землю в электрических сетя 6-35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. Известен датчик параметров нулевой последовательности, содержащий три индукционных преобразователя тока, размещенных в экранах. Индукционные преобразователи тока соединены по схеме разомкнутого треуголь ника, экраны соединены между собой l ., Однако указанное устройство можно использовать только при расположении токопроводов по вершинам равностороннего треугольника. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик параметров нулевой последовательности содержащий фильтр токов нулевой последовательности, выполненный на трех индукционных преобразователях тока, соединенных по схеме разомкну того треугольника, фильтр напряжения нулевой последовательности, выполненный в виде металлического стержня, расположенного, в плоскости параллельной плоскости токопроводов перпендикулярно им 2j . Недостатками известного устройст ва являются пониженная точность фильтра токов нулевой последователь ности, так как индукционные преобра зователи тока требуют точной установки относительно друг друга и токопроводов, что трудно обеспечить при использовании трех независимо установленных индукционных пре бразователей тока, и пониженная чувствительность индукционных преобразователей тока, выходные сигналы кото рых зависят от длины сердечника. Цель изобретения - п-овышение чув ствительности и точности работы. Указанная цель достигается тем, что в датчике параметров нулевой последовательности для трехфазной сети, токопроводы которой расположе ны в одной плоскости параллельно друг другу, содержащем три индукционных преобразователя тока, соеди ненных, по схеме разомкнутого треугольника, выводы которого служат выходом датчика по току нулевой пос ледовательности, антенный преобразо ватель напряжения в виде металличес 212 кого стержня, расположенного в плоскости токопроводов перпендикулярно им, выходом датчика по напряжению нулевой последовательности служат клемма Земля и вывод антенного преобразователя напряжения, катушки индукционных преобразователей тока расположены на сердечнике антенного преобразователя напряжения, выполненного из ферромагнитного материала, к выводам схемы разомкнутого треугольника подключен конденсатор, образующий резонансньй контур на промьщ1ленной частоте с индуктивно:стью индукционных преобразователей тока. На фиг. 1 показана схема соединения датчика параметров нулевой последовательности и расположение индукционных преобразователей тока с антенным преобразователем напряжения; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжения и токов, поясняющая принцип работы датчика параметров нулевой последовательности; на фиг. 3 и 4 - варианты крепления преобразователей. Токопроводы 1 - 3 трехфазной сети расположены в одной плоскости параллельно друг другу (фиг. 1). Индукционные преобразователи 4 6 тока расположены в другой плоскости, параллельной первой. Ось индукционных преобразователей тока совпадает с осью металлического стержня 7, представляющего собой антенный преобразователь напряжения. Катушки индукционных преобразователей тока соединены по схеме разомкнутого треугольника, к выводам которой подключенконденсатор 8, составляющий резонанс на частоте 50 Гц с индуктивностью индукционных преобразователей 4-6 тока. Работа датчика параметров нулевой последовательности основана на принципе электромагнитной индукции. По токопроводам 1 - 3 (фиг. 1) протекают рабочие токи нагрузки .9in fOt in (cot-420°)( ) g 17 1ме,(и)) , Для каждого индукционного преобразовс1теля тока значение проекций магнитных индукций от токов (1) на его ось определяется .. r Чк где ij - ток, протекающий по токопро водам; QOSiiJK- косинус угла между ортогональю линий, соединяющей провод j с индукционным 10 преобразователем тока К и осью этого индукционного преобразователя тока; расстояние между проводом J и индукционным преобразо- is вателем тока V . Для данного случая j принимает; значения 1, 2, 3, а k - 5, 6. Согласно фиг, 1 с учетом (2) .в,,вз.8,..,(п.|.). V 14IS б fC05ci24 COSOt b . М, о Р О Л е.4 е.. I , 4 coSu/,4 cosfttag , coso6, 2i6 hS4D Cos6 (5 COSc/24 С0506з5 Н Ь|5 24 Elb Значение ЭДС, наведенной в индукционном преобразователе, пропорционально значению магнитной индукции Е В. Для получения фильтра токов нулевой последовательности необходимо, чтобы от токов (1) выходной сигнал был равен нулю ) Для идентичных преобразователей тока г с с с С 4.. 4tBbix .,,j,)l,/ 7Н i . . f . Н . : ) 4HnD НП)- нГ ЗНВПм e;n(). (6) CH4D)(.V|%4D) усл Опр Сра неб что тат ля обх ЭДС ся Пос 20 где 25 то им ФТ чт ци же к ци пр ко овие (5) не выполняется. еделим значение ЭДС среднего ИПТ Н . 1. Н S,nl.iM20-). (Г) ИСНПр) внение значения (6), являющегося алансом схемы, с (7) показывает, для выполнения условия (5) досочно уменьшить ЭДС преобразовате5 на величину небаланса (6). Неодимая для удовлетворения (5) ЕС преобразователя 5 определяетпо выражению 5 , Ее ..-Е. 5 кольку : Е Wi W, - первоначальное число витков преобразователей, равное числу витков преобразователей 4 и 6; NA/2- расчетное число витков преобразователя 5, с учетом (6), (7), (8) будем ть Г е (H40)3(.03i -А20°) . (.НЧ DН IWt М20°) 4D + 2H Таким образом, для выполнения НП по указанной схеме необходимо, обы отношение числа витков индуконного преобразователя, располонного вблизи среднего токопровода, числу витков любого из других индук онных преобразователей было равно NNi 4Р-2Н W, %D+2H Значение емкости между антенным еобразователем 7 напряжения и топроводом определяется по формуле r-j-z-p а irt-диэлектрическая проницаемость;-расстояние между токопроводом и антенным преобразователем напряжения; г - радиус антенного преобразователя напряжения; С - дпина антенного преобразователя напряжения. При нормальном режиме работы, электрической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотноше. ,,0 V-, Н70° 2 где а е , а е . На антенном преобразователе 7 напряжения наводится напряжение., определяемое выражением ,.)7(11) Де vAH-7 емкость между токопроводом 1 и антенным пре образователем 7 напряженин;емкость между токопроводом 2 и антенным пре образователем 7 напряжения; З-Ан-7 емкость между токопроводом 3 и антенным преобразователем 7 напряжения; коэффициент взаимосвязи между напряжением и емкостью. Учитывая то, что в выражении (10 все величины, определяющие емкость между каждым токопроводом и антенным преобразователем напряжения, VAH7 одинаковы (С -Ан:; 2-АН7 выражение (11) можно записать H.C,.,,,kU.). (12) Так как , то выражени (12) равно нулю, т.,е. такое взаимно расположение антенного преобразователя 7 напряжения и токопроводов 1 - 3 образует фильтр напряжения нулевой последовательности. Антенный преобразователь 7 напряжения вьшолнен из ферромагнитного материа ла, что позволяет при одной и той же магнитодвижущей силе и одинаковой геометрии цепи получать поток магнитной цепи во много раз больше чем в случае отсутствия ферромагнит ного материала, что в конечном счет позволяет повысить, чувствительность индукционных преобразователей тока. Использование антенного преобразователя 7 напряжения в качестве не- сущей конструкции для установки индукционных преобразователей 4-6 тока позволяет повысить точность установки индукционных преобразователей тока как относительно токопроводов, так и относительно друг друга, что упрощает регулировку при установке индукционных преобразователей тока и noBbmiaeT точность работы фильтра токов нулевой последовательности по фазе, например, когда он используется в устройстве селективной сигнализации замыкания на землю для пунктов секционирования. При замыкании на землю в сети появляются напряжение и ток нулевой последовательности, причем при замыкании на землЮ| за местом установки датчика параметров нулевой последовательности ток 1 отстает от напряжения на 90 (фиг. 2). При этом на выходе 9 емкостного антенного преобразователя 7 напряжения сигнал Е д, опережает , на 90 . Сигнал на выходе 10 индукционных преобразователей 4-6 тока в соответствии с законом электромагнитной индукции отстает от IQ на 90. Таким образом, сигналы на выходах 9 и 10 сдвинуты на 90 . Для согласования выходных сигналов по фазе включен конденсатор 8, составляющий резонанс на частоте 50 Гц с индуктивностью индукционных преобразователей 4-6 тока. При замыкании на землю до места установки датчика параметров нупевой последовательности ток Q опережает напряжение на 90°. Поэтому вькодные сигналы находятся в протиБофазе. Таким образом, включение конденсатора 8 в резонанс с индуктивностью индукционных преобразователей 4-6 тока позволяет контролировать истинные значения по фазе и величине тока и напряжения нулевой последовательности. Использование предлагаемого устройства значительно повьшает чувствительность и точность работы, что выгодно отличает его от устройств аналогичного назначения.

7

ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, токопроводы которой расположёны в одной плоскости параллельно друг другу, содержащий три индукционных преобразователя тока, соединенных по схеме разомкнутого треугольника, выводы которого служат выходом датчика по току нулевой последовательности, антенный преобразователь напряжения в виде металлического стержня, расположенного в плоскости, параллельной плоскости токопроводов перпендикулярно им, выходом датчика по напряжению нулево последовательности служат клеммл Земля и вывод антенного преобразователя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствитель ности и точности работы, катушки индукционных преобразователей тока (/) расположены на сердечнике антенного преобразователя н .пряжения, выполненного из ферромагнитного материала, а к выводам схемы разомкнутого треугольника подключен конденсатор, образующий резонансный контур на промышленной частоте с индуктивностью индукционных преобразователей тока.

фи.2

Стенка

и/кафа

МРУН