Воздушная линия электропередачи с фильтром выявления несимметричного режима Советский патент 1985 года по МПК H02J3/00 H02H5/10 H02H3/16 

где J) - половина расстояния между

крайними токопроводами линии электропередачи, м; Н - высота среднего токопровода линии электропередачи относительно крайних, м-, h г расстояние меядцу каждым индукционным преобразователем и соответствующим токопроводом линии электропередачи,м Q - добротность контура, состоящего из индукционного преобразователя, расположенного вблизи среднего токопровода линии электропередачи, и конденсатора.

3. Линия электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что при расположении токопроводов линии в одной плоскости параллельно друг другу, индукционные преобразователи тока расположены параллельно линии, проходящей через указанные токрпро192029

воды, а отношение числа витков ин.дукционного преобразователя, расположенного под средним токопроводом, к числу витков любого из других индукционных преобразователей тока определяют из выра:|кения

4л(Ь%Р) Q(.D)

де D - половина расстояния между

крайними токопроводами линии электропередачи, м,h - расстояние между каждым индукционным преобразователем тока и соответствующим токо- проводом линии электропередачи, м;

Ч- добротность контура, состоящего из индукционного преобразователя, расположенного вблизи среднего токопровода, и конденсатора.

1. ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРО.ПЕРЕДАЧИ С ФИЛЬТРОМ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО РЕЖИМА, содержащим фильтр токов нулевой последовательности, состоящий из трех индукционных -преобразователей тока, расположеннь1х вблизи токопроводов и соединенных последовательно, подключенный на обмотку первого реле, замыкающий контакт которого включен в цепи питания реле сигнализации замыкания на землю, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем обеспечения защиты как при замьжании на земпю, так и при обрьше проводов, в нее дополнительно введены комбинированный фильтр токов нулевой и обратной последовательности, второе реле, реле сигнализации обрьша, при этом выход комбинированного фильтра токов подключен к обмотке второго реле, замыкающий контакт которого последовательно с размыкающим контактом первого реле включен в цепи питания реле сигнализации обрыва, при этом указанный комбинированный фильтр токов нулевой и обратной последовательности содержит три индукционных преобразователя тока, расположенных вблизи токопроводов и соединенных последовательно, индукционные преобразователи тока, расположенные под крайними токопроводами включены встречно, а индукционный преобразователь тока, распо.юженный под средним токопроводом, включен согласно с индукционным преобразователем тока, расположенным под токопроводом отстающей фазы, каждый из указанных индукционных преобразователей тока расположен на одинаковом расстоянии (Л от соответствующего токопровода в плоскости, нормальной токопроводам воздушной линии, причем параллельно среднему индукционному преобразователю тока включен конденсатор, емкость которого на промышленной частоте выбирают из условия резонанса с индуктивностью этого преобразователя. ю хэ 2, Линия электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что при расположении токопроводов линии треугольником, индукционные преобразователи тока расположены параллельно основанию равнобедренного треугольника, вершины которого составляют указанные токопроводы, а отношение числа витков преобразователя, расположенного под средним токопроводом, к числу витков любого из других индукционных преобразователей определяют из выражения 4лГзлЧ(н-мЧ1) Q(hHO KH-HH4D

1 .

Изобретение относится к воздушным линиям, оборудованным релейной защитой, и может быть использовано в технике защиты и противоавар йной автоматики в электрических установках.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования путем обеспечения защиты как при замыкании на земпю, так и при обрыве проводов.

На чертеже показаны схемы соединения комбинированного фильтра токов нулевой и обратной последовательности, фильтра токов нулевой последовательности, схема соединений контактов и обмоток реле сигнализации замыкания на землю и обрыва провода.

Вблизи токопроводов 1,2 и 3 расположены три индукционных преобразователя тока 4, 5 и 6, соединенные последовательно и образукщие фильтр токов нулевой последовательности.

Комбинированный фильтр токов нулевой и обратной последовательноети . состоит из трех индукционных преобразователей тока 7, 8 и 9, причем

параллельно среднему индукционному преобразователю тока 8 включен конденсатор 10, eMKOjCTb которого составляет резонанс с индуктивностью этого преобразователя. Индукционные преобразователи тока 7 и 9, расположенные под крайними токопроводами 1 и 3, включены встречно, а индукционный преобразователь тока 8, расположенный под средним токопроводом 2, включен согласно с индукционным преобразователем тока 9, расположенным под токопроводом отстакицей фазы 3.

Каждый из указанных индукционных преобразователей тока 4-9 расположен на одинаковом расстоянии от соответствукядёго токопровода 1, 2 и 3 в плоскости, параллельной токопроводам, параллельно основанию равнобедренного треугольника, в вершинах которого находятся указанные токопроводы. Выход фильтра токов нулевой последовательности подключен на обмотку первого реле 11, а выход комбинированного ильтра токов нулевой и обратной оследовательности подключен на оботку второго реле 12. Замыкающий контакт 13 первого pe ле 11 включен в цепь питания реле сигнализации замыканий на .землю 14. Замыкающий контакт 15 второго реле включен последовательно с размыкающим контактом 16 первого реле 11 в цепи питания реле сигнализации обры ва 17. В нормальном режиме работы возду ной линии электропередачк по токопр водам 1, 2 и 3 протекают соответственно рабочие токи нагрузки, являющ еся токами прямой последовательност I sincjt .in(cpt-120) i, sin(u)t-H20°) Для каждого индукционного преобразователя тока 4-9 от токов нагруз ки (1),. протекающим по проводам 1, 2 и 3, значение проекций магнитной индукции на его ось определяется В i: , (2) V costal k F; протекакяций по провоcosoC; - косинус угла между ортогональю линии, соединяющей провод j с индукционным преобразователем тока k, и осью этого индукционного преобразователя тока; расстояние между проводом j и индукционным преобразо вателем тока k. Индукционные преобразователи тока 4 и 7,5 и 8,6 и 9 попарно расположены на одинаковых расстояниях до токопроводов 1, 2 и 3. Поэтому для каждой пары преобразователей удельное, значение ЭДС, которое пропорцио нально значению магнитной индукции (2), определяется вьфажением с учетом геометрических размеров по чертежу , ,H+h .h V-e7 7 А ( Ч v H-h)%D 4 lH-M + ев -h Hvh . j, е,е,. (Hth)M3 T Для получения выходного сигнала -фильтров токов нулевой последовательности, равного нулю, от токов (1) необходимо, чтобы (3) определим сумму ЭДС преобазователей тока 4 и 6 р р f( h V 2(Hth) (4) ( ь . Ih )rcПрибавив и вычтя из (41II- +и« h осле преобразованияполучим Of / h ,. ... иЧ Й ГвНеЬ . 5) f 2(H.h) h h 1. . UM4h)bD h hV44D iJ ; Поскольку в соответствии с (t). выражение (5) примет вид g,e . /6) .МЧС h с учетом того, что для получения льших выходных сигналов в реальх конструкциях обычно h«H и , 2( . ожно считать, что ТгТГТТг5 фажение (6) записать в виде р ,р Л1,-А - ,,, ,..,,p. ln.h)M)v Запишем выразч(ение (3) для ЭДС Ej дукционного преобразователя 5 в де , 1 . H-h ,. . , .. . « Поскольку в системе токов прямой оследовательности (1) .-ig, ыражение (8) примет вид J H-h . f И-h -|. CH.hf. .Таким образом, условие получения ильтров токов нулевой последовательости можно записать о о о H-h 1, 5 НьЧ 1:м Ф« П h 2(Hthl 1 () + 2() (9V H-h I { ли - + Ь Сн-МЧр Ь h44D )0 Так как в общем случае условие (9) е удовлетворяется при реальных знаениях D, Н, h, фильтр токов нулевой последовательности можно выполнить подбором чисел витков индукционных преобразователей тока 4, 5 и 6, т.е W5Z., Если.принять, что , то усло вие (9) запишется в виде 1л„.:;:..-4 2( h ЬП40 (откуда отйошение числа витков преоб разователей тока 5, расположенного вблизи среднего токопровода 2, к чи лу витков преобразователей тока 4 и 6, расположенных вблизи крайних ток проводов 1 и 3, определяется по выражению / 1 Ь 2(H + hl Щ h (H4h)0 4 iH-h) Если по проводам 1, 2 и 3 протек ют токи обратной последовательности то на выходе фильтра токов нулевой последовательности суммарный сигнал (10) также будет равен нулю, так ка и для системы токов обратной последовательности справедливо соотношение i(jj+ij +1. 0, которое положено в. основу подбора чисел витков индукционных преобразователей тока 4,5 и 6 для получения фильтра токо нулевой последовательности. Появление в сети емкостных токов например, при замыкании на землю фа зы В, которые протекают по токопроl, 2 и 3 ifflie+lffO) In.tc/ Wr j («(.6-160) c( где n - отношение полного тока замы кания на землю к собственно му емкостному току в месте установки фильтра (1.). вызовет появление на выходе фильтра токов нулевой последовательности, соединенного из трех последовательно соединенных индукционных преобра зователей тока 4, 5 и 6, сигнала, пропорционального току нулевой посл довательности, так как . A(C)(C) Определим условие получения выходного сигнала, равного нулю, от токов нагрузки (1) на комбинирован ном фильтре токов нулевой и обрат- ной последовательности 7, 8, 9 и 10. Индукционные преобразователи тока 7, 8 и 9 соединены последовательно и расположены под токопроводами соответственно 1, 2 и 3. Индукционные преобразователи тока 7 и 9, расположенные под крайними токопроводами 1 и 3, включены встречно, а индукционный преобразователь тока 8, расположенный под средним токопроводо 1 2, включен согласно с индукционным преобразователем тока 9, который расположен под токопроводом 3. При принятой системе обозначений (1) фаза тока, протекающего по токопроводу 3, является отстающей по сравнению с фазой тока, протекакщего по токопроводу 2. Подклю1| ние параллельно среднему индукционном преобразователю тока В конденсатора 10, емкость которого составляет резонанс с индуктивностью этого преобразователя х,х, приводит к тому, что напряжение и„ на выходе преобразователя будет опережать его ЭДС fg (3) на 90° и будет отличаться от Pg в раз, где х, R - соответственно индуктивное и активное сопротивления преобразователя 8, т.е. при , . (Xc-X,f Преобразовав выражение f с учетом (1), получим H-h ) (H-h)%D He (H-hlM) |i. (ut-120) ,h (H«-h)%D H -Hh+D (ut,). b(H-Vi)Sll одставив (13) в (12), получим знаение напряжения на выходе преобраователя 8, параллельно которому ключен конденсатор 10 Q(H -Hh+D) 6in(ub3o). (1) Ug-In. )tD азность ЭДС f и ГУ крайних преобазователей 9 и 7, включенных последовательно встречно в соответствии с (1) и (3), равна Р Р - Ц ь Г Г И4Ь Vt hn4D.l ()SD 4P 1 . h п , . . b SoT lb44D hr V « h(h%4Dr 44зР - 1„,5;п(), °h(h%4D) Синусоидальные величины (14) и (15) находятся в противофазе, амплитуды их не равны между собой. Для .получения на выходе комбинированного фильтра токов нулевой иоб ратной последовательности, состоящег из трех индукционных преобразователе тока 7, 8 и 9, соединенных последова тельно, причём один из крайних преобразователей 9 включен встречно с другим, а параллельно среднему преоб разователю 8 включен конденсатов .10, сигнала b,x(), равного нулю при протекании по токопроводам 1,2 и 3 токов прямой последовательности (1), необходимо, чтобы амплитуды величин (14) и«(15) были равны между собой. Это достигается путем подбора чисел витков Wgсреднего преобразователя 8 относительно числа витков Wj, крг1йних преобразователей 7 и 9 из условия, что ЭДС преобразователей пропорциональны произведению чисел витков соответствующих преобразователей на амплитудные значения вьфажений (14) и (15) W,(,-E,)WgQEg; % е,-е7 (Н-Ь)%В QBe b(h%4D)Q(H -HhtD) 4.f D4{H-hftD Q(hS4on() При расположении проводов воздушной линии в одной плобкости параллельно друг и индукционных преобразо вателей тока параллельно линии, дроходящей через указанные токопроводы., когда , отношение чисел витков преобразователя, расположенного вбли зи среднего токопровода-, к числу вит ков любого из крайних преобразователей должно быть р-авно в VJ(bii5il W7 Q(h2+4D2) оявление в сети емкостных токов (11), например, при замыкании на емлю фазы В, которые протекают по роводам 1, 2 и 3, обуславливает аведение в среднем преобразователе ЭДС g(ci которая после подстанови (11) в (3) определяется по ;ГиА((е); 8(c)-t,4(c LlA(cl4(e)J. . (4th)SD f) л H-h 1 4h4Hvh) Разность ЭДС крайних преобразователей 9 и 7 будет равна т т Dc(cvА(сJ , - 40 rJ( Jtote+ Bo) г/. - -г h(hH4D) jUe + 90) ЧСЬЧ40) Таким образом, на выходе комбинированного фильтра при наличии в воздушНой линии токов (11) замыкания на емлю будет наблюдаться сигнал ых (С) Vr (сГ j Q 8 (С) ЩЧ4 40«) j( . ьиГм При обрьте, например, провода 2 фазы В в сети будет протекать несимметричная система токов ,cSi() 1 ,cSi( 1одставив (20) в (3), получим V«% 4D- 4D bChS- Dn е в± (H-h)SD р - ; -М JL V Ччцо й Гпьч:) ). h(h440) Следовательно, при обрыве провода 2 на выходе комбинированного фильтра будет сигнал, равный ) sin(cot-210).(21) Несимметричную систему токов (20) можно разложить на системы прямой (1)и обратной последовательности iAfe)lMU)Sin(«t-60) iB(2)lM(7)Sin(ot+60) ic())Sii(t-180) Сигнал отсистемы токов прямой последовательности (1) на выходе комби нированного фильтра равен нулю при соблюдении условий (17) и (18). Система токов обратной последова тельности (22) наведет в среднем преобразователе 8 ЭДС р й h ,- ti-h 1 H-h .а 1 Nг U H-HH D Н-Ь 1- Щ -и%вЧ / ( b(H-hftD )cl,(u)i + fco). Разность ЭДС крайних преобразовате лей. 9 и 7 будет равна f f 40 . . 40 . )%(b 4Dn h(h44D) ID Г т I..,..-)9in(bJt-l60 -ein (иЬбО) ) ,э1Т1( h(h%4D Следовательно, сигнал на выходе комбинированного фильтра от токов обратной последовательности (22) бу дет равен bixci)9t)(2)b(h440) .x.;n(cot-2iobQ ,r;° in(c.i-g.o . n(H-h) 9 ° , После подстановки (17) в (23) полу. вь,х. (..С учетом того, что 1(,,, выражение (24) аналогично (21). В режиме замыкания на землю на фильтре токов нулевой последовательности 4, 5 и 6 и комбинированном фильтре 7,8, 9 и 10 наводится ЭДС, пропорциональная току замыкания на землю. Происходит срабатывание первого 11 и второго реле 12, при этом замыкающий ко.нтакт 13 первого реле 11 замыкается и подается питание на катушку реле сигнализации замыкания на земпю 14. По срабатыванию последнего определяется наличие в сети замыкания на земпю. Замыкание контакта 15 второго реле 12 не приводит к срабатьшаиию реле сигнализации обрыва 17, так как в цепи его питания включен размыкающийся контакт 16 первого реле 11. Обрьш какого-либо провода воздушной линии электропередачи приводит к тому, что на комбинированном фильтре 7, 8, 9 и 10 наводится сигнал, включающий второе реле 12. В этом режиме сигнал на выходе фильтра то- . ков 4, 5 и 6 равен нулю, первое реле 11 не срабатывает и его замыкающий контакт 13 остается разомкнутым, а размыкающий контакт 16 - замкнутым. Замыкающий контакт 15 замыкается и через замкнутый контакт 16 реле 11 подает питание на обмотку реле сигнализации обрьша 17, по срабатыванию кото.рого определяется наличие в сети обрьша. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет контролировать дифференцированно два вида повреждений, что повышает надежность функционирования вьш,ает на, линии электропередачи. воздушной