Фильтр токов нулевой последовательности Советский патент 1990 года по МПК H02H3/16 

ел

ео

ел

со

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты от замыкания на землю. Цель изобретения - упрощение настройки и повышение чувствительности. Поскольку обмотки преобразователей 1 и 2 соединены последовательно, то для уменьшения U_нб. Достаточно, чтобы сумма двух величин равнялась нулю. Это условие выполняется, когда оба вектора равны по амплитуде и находятся в противофазе. Настройка по амплитуде осуществляется активными делителями на переменных резисторах 7 и 10, а настройка по фазе - фазоповоротными схемами, содержающими последовательно соединенные конденсатор 9 и резистор 8 или конденсатор 12 и резистор 11 путем изменения сопротивлений резисторов 8 или 11. 2 ил.

0

Фиг.1

Изобретение относится к технике релейной защиты и противоаварийной автоматики энергетических установок, повышению их надежности, а более конкретно к устройствам защиты и сигнализации замыканий на землю в сетях 6...35 кВ с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является упро щение настройки и повышение чувствительности.

На фиг. 1 показана схема фильтра токов нулевой последовательности; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу схемы.

Фильтр токов нулевой последовательности для воздушной линии электропередачи содержит три индукционных преобразователя 1-3 тока, обмотки двух из которых соединены последовательно, расположенные каждый вблизи соответствующего токопровода 4-6 указанной линии. Соединенные последовательно обмотки двух преобразователей 1 и 2 тока подключены к нерегулируемым выводам второго резистора 7, один из нерегулируемых выводов второго переменного резистора 8 через первый конденсатор 9 соединен с одним из нерегулируемых выводов первого переменного резистора 7. Обмотка третьего преобразователя 3 подключена к нерегулируемым выводам третьего переменного резистора 10, регулируемый вывод которого соединен с регулируемым выводом четвертого переменного резистора 11, один из нерегулируемых выводов четвертого переменного резистора 11 через второй конденсатор 12 соединен с одним из нерегулируемых выводов третьего переменного резистора 10. Общая точка первого конденсатора 9 и второго резистора 8 соединена с общей точкой второго конденсатора 12 и третьего резистора 10, а общая точка первого конденсатора 9 и первого резистора 7 и общая точка второго конденсатора 12 и четвертого резистора 11 являются выводами фильтра токов нулевой последовательности.

Предложенный фильтр токов нулевой последовательности работает следующим образом.

В нормальном режиме работы контролируемой линии электропередачи по проводам 4-6 протекают токи нагрузки соответственно

I4 IMsinCOt

I5 Imsin(cot-120 )

I6 I sin(cot+120°),

(О

которые наводят в обмотках индукционных преобразователей ЭДС

Е,- E1(k+ Е,в+ Е,с Е5 Е2д+ Е28 + Егс v - E,ft+ Eie+ Ext

(2)

3

значения которых зависят от силы тока

в проводах 4-6, расстояния между каждым проводом и каждым преобразователем 1-3, косинуса углов между осями каждого преобразователя и положительным направлением векторов магнитной индукции каждого тока (1), а также от конструктивных параметров индукционных преобразователей.тока.

Если при протекании по проводам 4-6 системы токов (1)

Е« + Ег + Е ъ

О

(3)

схема будет работать как фильтр токов нулевой последовательности, так как в случае наложения на систему токов (1) емкостных токов замыкания на землю, на выходе схемы появится напряжение, пропорциональное значению тока нулевой последовательности.

. в общем случае при протекании по проводам токов нагрузки (1) на выходе фильтра имеется напряжение небаланса UHg (фиг. 2), которое определяется неточностью установки.индукционных

преобразователей 1-3 тока относительно проводов 4-6 контролируемой линии, а также технологическим разбросом конструктивных параметров преобразователей.

Для упрощения настройки фильтра токов нулевой последовательности, заключающейся в уменьшении UHJ, a следовательно, для увеличения чувствительности фильтра обмотки преобразователей 1 и 2 соединены последовательно. Выходное напряжение объединенных преобразователей равно

U

«а

Е4 + Е„.

Упрощение настройки заключается в том, что для получения условия (3) достаточно, чтобы сумма двух; а не трех величин равнялась бы нулю 01г+ Ё3 0, что выполняется, когда

оба вектора равны по амплитуде и находятся в противофазе.

Настройка выходных величин U«ft и Е т, по амплитуде осуществляется активными делителями напряжения на переменных резисторах 7 и 10 соответственно, а настройка по фазе - фазопо- воротными схемами, содержащими последовательно соединенные конденсатор 9 и резистор 8 или конденсатор 12 и резистор 11 соответственно путем изменения сопротивлений соответственно резисторов 8 или 11. Настройка фильтра производится в следующей последовательности.

Пусть система ЭДС (2) преобразователей имеет вид, представленный на фиг „ 2„ Тогда напряжение небаланса определяется как сумма трех ЭДС преобразователей или как сумма U/n и Е

-Эо

и.

Е,, + Еа + E,

1J ,, -г iij. т 3 Т J

Пусть и4г ЕЗ. Тогда необходимо изменить положение регулируемого вывода резистора 7 до тех пор лока амплитуда выходного напряжения на выходе активного делителя напряжения станет равным U, Е3° Это

приведет к уменьшению небаланса до

, л i

величины U

нГ

и« +

Е, (фиг „ 2) .

Для дальнейшего уменьшения небаланса необходимо один из векторов и, г или ЕЗ повернуть на угол oi (фиг. 2) Поворот вектора например U, осуществляется увеличением сопротивления переменного резистора 8. В этом случае напряжение на конденсаторе

9уменьшается по известной зависимости U U,2- cos оЈ , где оЈ

ш arctg Rj/xC9H для уменьшения небаланса необходимо изменить положение регулируемого вывода резистора

10до такого положения, чтобы амплитуда его выводного напряжения

U и{ , Путем последовательных изменений сопротивлений переменных резисторов 8 и 10 можно добиться значения небаланса UHJ- 0 (фиг„ 2) „

Если при увеличении сопротивления переменного резистора 8 напряжение небаланса будет увеличиваться, то необходимо осуществить поворот вектора Е5 путем увеличения сопротивления переменного резистора 11 на угол сц а затем перемещением регулируемог вывода резистора 7 уменьшить амплитуду U,a до значения Е3.

Экспериментальные исследования показали, что предлагаемый фильтр токов нулевой последовательности прост в настройке и в зависимости от при0

5

0

меняемых измерительных приборов напряжение небаланса может быть снижено до 0,5-1% до значения ЭДС любого преобразователя.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый фильтр токов нулевой последовательности обладает в 5-10 раз меньшим небалансом, что обуславливает повышение его чувствительности в 5-10 раз,,

Формула изобретения

Фильтр токов нулевой последовательности для трехфазной воздушной линии электропередачи, содержащий три индукционных преобразователя тока для соответствующих токопроводов указанной линии электропередачи, к выходам которых подключены соответственно три переменных резистора, отличающийся тем, что, с целью упро-

5 щения настройки и повышения чувствительности, обмотки двух индукционных преобразователей тока соединены последовательно между собой и подключены к нерегулируемым выводам первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с регулируемым выводом второго переменного резистора, один из нерегулируемых выводов второго переменного резистора через первый вновь введенный конденсатор соединен с одним из нерегулируемых v выводов первого переменного резистора, обмотка третьего индукционного преобразователя тока подключена к нерегуQ лигуемым выводам третьего переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с регулируемым выводом вновь введенного четвертого переменного ре- j зистора, один из нерегулируемых выводов четвертого переменного резистора через второй вновь введенный конденсатор соединен с одним из нерегулируемых выводов третьего переменного резистора, причем общая точка первого конденсатора и второго переменного резистора соединена с общей точкой второго конденсатора и третьего переменного резистора, а общая точка первого конденсатора и первого переменного резистора и общая точка второго конденсатора и четвертого резистора соединены с выходными клеммами фильтра токов нулевой последовательности.

0

5

5

0

5

Фиг. 2