Устройство для выбора поврежденного фазного провода в трехфазной линии электропередачи Советский патент 1988 года по МПК H02H3/26 

а а с е

Од СП

ния. к инвертирующим входам блоков вычитания подключен вход усилителя, подключенного к выводам всей обмотки. Выходы блоков вычитания подключены к соответствующим входам органа сравнения, к одному из входов которого подключен также выход усилителя, соединенного с выводами

всей обмотки. Три выхода органа сравнения соединены с коммутатором, управляющий вход которого также соединен с выходом усилителя через пороговый элемент. К выходам коммутатора 18 подключены лампы накаливания, образующие блок индикации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к контролю поврежденного фазного провода в трехфазной сети. Устройство для выбора поврежденного провода содержит трансформатор тока нулевой последовательности в виде заключенного в металлический кожух тороидального пермалое- вого сердечника, сквозь который пропущены фазные провода, которые жестко закреплены на внутренней поверхности сердечника при помощи диэлектрического держателя по вершинам вписанного равностороннего треугольника, образуя первичную обмотку. По всей окружности сердечника 2 намотана вторичная обмотка, разделенная выводами на три секции, каждая из которых охватывает свой фазный провод и занимает сектор в 120°. Вся вторичная обмотка через выводы подключена к входу дифференциального усилителя, каждая секция обмотки через выводы подключена к входу своего дифференциального усилителя. Усилители подключены своими выходами к неинвертирующим входам соответствующих блоков вычита/2 i (Л

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам для выбора поврежденной фазы в трехфазной линии электропередачи, и может быть использовано при эксплуатации низковольтных и вы- соковольтных электрических сетей.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение электробезопасности путем бесконтактного выбора поврежденного фазного провода.

На фиг. 1 показана конструкция тороидального сердечника с обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности устройства; на фиг. 2 - развернутая схема вторичной обмотки трансформатора; на фиг. 3 - ее схема замещения; на фиг. 4 - полная схема для выбора поврежденного фазного провода; на фиг; 5 - совмещенные диаграммы ЭДС,наведенных в общей обмотке трансформатора током нулевой последовательности и полными токами каждого фаз- ного провода.

Устройство для выбора поврежденного фазного провода содержит трансформатор тока нулевой последовательности в виде заключенного в металлический кожух 1 тороидального пермалоевого сердечника 2, сквозь который пропущены фазные провода 3, 4 и 5, жестко закрепленные на внутренней поверхности сердечника 2 при помощи диэлектрического держателя б по вершинам вписанного равностороннего треугольника, образуя первичную обмотку. По всей окружности сердечника 2 намотана вторичная обмотка, разделенная выводами а, Ь, с и d на три секции 7, 8 и 9, каждая из которых охватывает свой фазный провод 3-5 и занимает сектор в 120°. Вся вторичная обмотка через выводы ad подключена к входу дифференциального усилителя 10 с коэффициентом передачи 1/3. Секция 7 обмотки через выводы аЬ подключена к входу дифференциального усилителя 11, секция 8 через выводы be - к входу дифференциального усилите- :Ля 12, а секция 9 через выводы cd - к ;входу дифференциального усилителя 13. Усилители 11 -13 имеют коэффициент передачи, равный 1, и подключены своими выходами к неинвертирующим входам блоков

14-16 вычитания, также представляющим собой дифференциальные усилители. К инвертирующим входам блоков 14-16 подключен вход усилителя 10. Выходы блоков 14-

16подключены к соответствующим входам органа 17 сравнения, к одному из входов которого подключен также выход усилителя 10. Орган 17 сравнения представляет собой фазочувствительную схему, селективно формирующую сигнал на том из выходов, сигнал соответствующего входа которого совпадает по фазе с изменяющимся сигналом на входе от усилителя 10. Три выхода органа

17соединены с коммутатором 18, управляющий вход которого также соединен с выходом усилителя 10 через пороговый элемент 19. К выходам коммутатора 18 подключены лампы 20-22 накаливания, образующие блок индикации и служащие для визуального идентифицирования поврежденного фазного провода.

При отсутствии утечки на землю магнитное поле рабочего тока фазных проводников 3-5, жестко зафиксированных на внутренней поверхности сердечника 2, наводит в секциях 7-9 вторичной обмотки трансформатора ЭДС, пропорциональные полному фазному току. Эти ЭДС сдвинуты одна относительно другой на 120°, а их фаза не изменяется при появлении однофазного замыкания на землю. При появлении в одной из фаз замыкания на землю во вторичной обмотке трансформатора (дополнительно) наводится ЭДС от тока нулевой последовательности, фаза которой совпадает с фазой ЭДС от тока того фазного провода, где произощ- ло замыкание, при замыкании в зоне защиты и находится в противофазе с этой же ЭДС при замыкании вне зоны защиты. Силовые линии магнитного поля от тока фазных проводниов 3-5 и тока нулевой последовательности показаны на фиг. 1, а схема замещения вторичной обмотки трансформатора при замыкании в одной из фаз показана на фиг. 3. На этой схеме Ё, - ЭДС, наведенные в секциях 7-9 обмотки током нулевой последовательности; Ё, ЕВ Ё - ЭДС, наведенные в секциях 7-9 обмотки полными токами соответствующих фаз. На10

пряжения на выводах секций 7-9 и всей обмотки в целом выразятся соотношениями:

VT. .+Z, i, ;

О EB + EO + ZI i,;

y«u Ec+Eo+Zji3;

Cola Ёд + ЁО + Z, i, + ЕВ + E+Zj . +

-fE.+Z,i3.

Поскольку токи i,, i, ij стремятся к нулю, так как секции 7-9 и вся обмотка нагружены на очень высокое входное сопротивление дифференциальных усилителей 10-13,

-fE.;

Vc HB +ЁС ;

Ude Ё,. + Ё„ + Z 3 ij

(т.к. E --fE6+E« 0).

Таким образом, усилители 11 -13 усили- 15 вают дифференциальный сигнал (ЕА + Ё„), (ЁВ+ЕО) и (ЁЬ+ЕО) соответственно с коэф-. фициентом передачи, равным 1. Чтобы сформировать сигналы, пропорциональные ЭДС, наведенным полным током каждого фазного провода 3-5, необходимо вычесть из сигнала на выходах усилителей 11 -13 составляющую Ее. Но поскольку на вход усилителя 10 подается сигнал ЗЁо, необходимо выбрать его коэффициент передачи равным 1/3 для того, чтобы на выходе получить сигнал ЁО. Этот сигнал с выхода усилителя 10 подается на инвертирующие входы блоков 14-16 вычитания, а на их неинвертирующие входы подаются сигналы с выходов усилителей 11 -13 соответственно. На выходе блоков 14-16 вычитания ются сигналы, пропорциональные Ёд , ЕВ и Eg , которые подаются на соответствующие входы органа 17 сравнения. На другой вход этого же органа 17 подается сигнал Ё с выпоскольку токи I, , ij, 1э определяются как от- нощения ЭДС в секциях обмотки, величина которой порядка 100 мВ, к входным сопротивлениям дифференциальных усилителей И -13 (порядка 10 мОм). Отсюда нетрудно убедиться в том, что токи i,, it и ij в секциях обмотки составляют ве.тичину порядка 10 А, поэтому падением напряжения от этих токов для практических расчетов можно пренебречь. Например, при замыкании на землю фазного провода 3 сигнал с блока 14 совпадает по фазе с сигналом с усилителя 10, и орган 17 формирует сигнал на соответствующем выходе, который подается на коммутатор 18, который зажигает лампу 20 накаливания, что служит индикацией повреждения фазы А. Аналогично происходит индикация повреждений и в других фазах. Коммутатор 18 зажигает лампы 20-22 только в том случае, если присутствует сигнал на его управляющем входе, который появляется только тогда, когда ток нулевой последовательности превысит определенную величину, задаваемую пороговым элементом 19. Это позволяет исключить ложную индикацию повреждений фазных проводов 3-5 и отстроить устройство от реагирования на естественные токи утечки в линии.

Предлагаемое устройство является устройством направленного действия. Используя данное устройство съема четырех ве- ., личин с одного трансформатора тока нулевой последовательности, можно создавать комплексное устройство не только для выбора поврежденной фазы, но и для защитного отключения линии, а также для определения характера повреждения фазного провода по

20

25

хода усилителя 10. Орган 17 представляет -зс фазовым соотношениям выделенных величин.

собой широко известную схему, сигнал на

выходе которой формируется на том же вы-Формула изобретения

воде, где происходит совпадение по фазе

двух входных величин.

Орган 17 сравнения состоит из трех иден- тичных блоков сравнения фаз (Ёд с ЕО ; ЕВ с ЁО ; ЁО с ЁО), к одному из входов каждого из которых подключены выходы блоков 14-16 соответственно, а к другому входу каждого - выход усилителя 10. Коммутатор 18 представляет собой три схемы И, к одному из входов каждой из которых подключены выходы каждого блока сравнения фаз органа 17 соответственно, а к второму входу схем И - выход порогового элемента 19.

Параметры Z, ; Zj представляют собой комплексные сопротивления секций аЬ, be и cd вторичной обмотки, содержащие в качестве действительной части активное сопротивление меди обмотки секций, а в качестве мнимой части - индуктивные и емкостные сопротивления секций, обусловленные наличием сердечника и заземленного кожуха. Падения напряжения на секциях обмотки Z,- if Zj i,, Zj- ij стремятся к нулю.

0

5

поскольку токи I, , ij, 1э определяются как от- нощения ЭДС в секциях обмотки, величина которой порядка 100 мВ, к входным сопротивлениям дифференциальных усилителей И -13 (порядка 10 мОм). Отсюда нетрудно убедиться в том, что токи i,, it и ij в секциях обмотки составляют ве.тичину порядка 10 А, поэтому падением напряжения от этих токов для практических расчетов можно пренебречь. Например, при замыкании на землю фазного провода 3 сигнал с блока 14 совпадает по фазе с сигналом с усилителя 10, и орган 17 формирует сигнал на соответствующем выходе, который подается на коммутатор 18, который зажигает лампу 20 накаливания, что служит индикацией повреждения фазы А. Аналогично происходит индикация повреждений и в других фазах. Коммутатор 18 зажигает лампы 20-22 только в том случае, если присутствует сигнал на его управляющем входе, который появляется только тогда, когда ток нулевой последовательности превысит определенную величину, задаваемую пороговым элементом 19. Это позволяет исключить ложную индикацию повреждений фазных проводов 3-5 и отстроить устройство от реагирования на естественные токи утечки в линии.

Предлагаемое устройство является устройством направленного действия. Используя данное устройство съема четырех ве- личин с одного трансформатора тока нулевой последовательности, можно создавать комплексное устройство не только для выбора поврежденной фазы, но и для защитного отключения линии, а также для определения характера повреждения фазного провода по

0

5

с фазовым соотношениям выделенных величин.

0 c

0

5

блока вычитания и три дифференциальных усилителя, при этом каждый из трех секторов вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности, охватывающий свой фазный провод, снабжен концевыми выводами,между которыми включены соответственно второй, третий и четвертый дифференциальные усилители, каждый с коэффициентом передачи в три раза большим коэффициента передачи первого дифференциального усилителя, при этом выходы каждого второго, третьего и четвертого дифферен

циальных усилителей секторов обмотки подключены к неинвертирующим входам своего блока вычитания, а инвертирующие входы этих блоков подключены к выходу первого дифференциального усилителя, причем выход каждого блока вычитания подключен к соответствующему входу блока сравнения.

здС, наведённые ным током каждого (разного про8ода 8 секциях о5мотка трансдзорматрра. тока нулеЗои поел едобатвАьности,

dllC , на Веденная 8 обмотке транссрорматора током ндле- бои последобатель- ности. при утечке в фазе А

ЗДС ,на6еденная S обмотке транссрор- матора током ну леЗои последо8ате/ б ности. при цтечке Ь сразе В

Яо (и защищаемой зоне)

ЗЦС, на8вденная 5 обмотке транссрор- м а тор а током ну- ледой последовательности при S фазе С

д (8не защищаемой зоны)

ЕО (S защищаемой зоне )

Фиа.5