Способ определения тока короткого замыкания С.Ф.Мокеева Советский патент 1993 года по МПК G01R27/00 

Изобретени е относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для изготовления приборов, позволяющих определить токи короткого замыкания (Т.К.З.) в электроустановках переменного напряжения.

Для проверки чувствительности защитных аппаратов электроустановок необходимо знать Т.К.З., которые определяются внутренним сопротивлением источника.

Известны способы определения Т.К.З. непосредственно из опыта короткого замыкания или путем замера внутреннего сопротивления источника при его обесточивании. Но эти способы требуют обесточивания потребителей, достаточно трудоемки и небез- .опасны,

Известен способ определения тока короткого замыкания путем замера внутреннего сопротивления источника, использующий принцип эквивалентного генератора. В этом случае в режиме холостого

хода источника замеряется величина напряжения холостого хода Uxx, в режиме подключения внешней нагрузки замеряется величина напряжения UH и тока н нагрузки. Внутреннее сопротивление источника определяется по формуле:

7 .UXX-UH AU

Zn - ----j----- - -Г--

IHIH

.(1)

Однако такой способ имеет следующие недостатки:1. Без учета угла сдвига между UXx и ин формула (1) дает приблизительное значение величины внутреннего сопротивления источника, учет же угла сдвига в значительной мере усложняет методику определения ZM.

2. Из-за колебания напряжения ДКкол в сети в процессе производства замеров, что имеет место в реальных условиях в реальных силовых электроустановках, для получения корректных замеров, что возможно при.

to С

3

3

XI XI

выполнении условия Ди -Дикол, нео.бходи- мо увеличить ток внешней нагрузки IH, что приводит к росту габаритов приборов, основанных на этом способе.

3. В электрических сетях большой мощности со значительными Т.К.З. для получения достаточно точных замеров Ди также требуется увеличение н.

4. Значительные токи нагрузки In, по- . требляемые приборами с таким принципом работы, делает небезопасным процесс замера, т.к. в случае нарушения контакта в месте подключения прибора к сети возможно возникновение дуги с перекрытием и К.З. на соседние фазы.в

Целью изобретения является повыше- ние точности замера полного внутреннего сопротивления источника переменного напряжения и снижение тока дополнительной нагрузки в измеряемой сети. Использование предлагаемого способа определения внутренних сопротивлений электрических источников позволит создавать малогабаритные, простые и безопасные в пользовании приборы, замеряющие под рабочим напряжением следующие параметры сетей переменного тока низкого напряжения:

1. внутреннее активное сопротивление;

2. внутреннее индуктивное сопротивление;

Зчтоки короткого замыкания;

4. качество контактных соединений;

5. наличие в сети нагрузок однополупе- риодной схемы выпрямления.

Поставленная цель достигается тем, что:

1. Последовательно в цепь известного .слаботочного сопротивления гн прибора для замера внутреннего сопротивления включают выпрямительный элемент (диод, транзистор и т.д.), загружая измеряемую сеть однополярным током нагрузки.

2. Для определения активного сопротивления, источника переменного напряжения при подключении нагрузки по п. 1 замеряют среднее значение напряжения ДКср за период в сети и тока.нагрузки н.ср. Активное сопротивление источника определяется по формуле:

ги

ди

ср

1н.ср

уволны напряжения сети. Индуктивное сопротивление источника определяют по формуле:. .

хн гн tg cp «гн (р гнш ДТ

(3)

0

5

0

5

0

5

0

5

где р - угол нагрузки;

W-круговая частота.

Основной особенностью предлагаемого способа является то, что нормально (без подключения нагрузки с током одной полярности) в промышленных сетях переменного тока замеряемые в этом способе параметры напряжения сети имеют следующие значения: Диср 0 и -W- и эти параметры

не зависят от величины загрузки, сети, а, следовательно, не требуется фиксировать параметры сети в режиме холостого хода, нагружать сеть нагрузками, вызывающие значительные изменения напряжения.

На чертеже изображен пример схемы устройства, основанного на предлагаемом способе. Устройство состоит из нагрузочного сопротивления 1, включаемого в сеть через выпрямительный элемент 2, амперметр магнитоэлектрической системы 3 и переключатель 4. Параллельно этой цепи подключен измеритель среднего значения напряжения сети AUcp, состоящий из фильтра среднего значения напряжения, включающий активное сопротивление 5 и емкости б, и вольтметра магнитоэлектрической системы 7, и измеритель разности длительности полярности ДТ, состоящий из предвключенного сопротивления 8, двух встречнозвключенных стабилитронов 9, вольтметра магнитоэлектрической системы

10/

При подключении устройства к сети при разомкнутом переключателе 4 оба вольтметра 7 и 10 нормально (в случае отсутствия однополярной нагрузки) дадут нулевые показания. При замыкании переключателя 4 вольтметр 7 замерит величину , а вольтметр 1Q - ДиСр.ст 0. При этом разность длительности определяется по формуле:

50

А Т

(4)

Изобретение может быть использовано для изготовления приборов, позволяющих определить токи короткого замыкания в электроустановках переменного напряжения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Определяется внутреннее сопротивление электрической сети путем загрузки ее известной слаботочной выпрямительной нагрузкой с замером постоянной составляющей и разности длительности положительной и отрицательной полярности напряжения сети. По полученным замерам определяются активная и реактивная составляющая внутреннего сопротивления и ток короткого замыкания в данной точке сети. 1 ил.

3. Для определения индуктивного сопротивления источника переменного напряжения при подключении нагрузки по п. 1 замеряют разность времен ДТ (углов )

:т+ . т и отрицательной полположительной

где Диср.ст среднее значение стабилизированного переменного напряжения;

UCT - амплитуда стабилизированного переменного напряжения,

По (2) и (3) определяется активная Vi и реактивное хи .сопротивление источника (сети), а полное сопротивление будет равно

2и f Ги Ь Хи

При использовании усилительных полупроводниковых устройств для замера средних значений (постоянных составляющих)

Формула изобретения Способ определения тока короткого замыкания путем замера полного внутреннего сопротивления, имеющего активно-индуктивный характер, в силовых сетях переменного напряжения, включающий в себя фиксацию изменения напряжения при подключении дополнительной нагрузки, от л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности замера и снижения тока дополнительной нагрузки в измеряемой сети, в узле измерения создают слаботочную выпрямительную нагрузку и определяют активную составляющую внутреннего сопротивления, измеряя постоянную составляющую напряжения сети и среднее значение тока нагрузки с последующим определением активной составляющей сопротивления, по формуле

Ги AUcp/icp,

напряжения при условии подавления переменной составляющей диапазоны измерения внутренних сопротивлений сети и Т.К.З. можно резко увеличить.

где AUcp - постоянная составляющая напряжения в сети;

icp - среднее значение тока нагрузки, определяют индуктивную составляющую сопротивления, измеряя разность длительностей положительной и отрицательной по- лярностей напряжения сети с последующим определением индуктивной составляющей сопротивления, по формуле

. хи гн 2 тс f ДТ,

где гн - сопротивление дополнительной нагрузки;

f - частота сети;

Л Т - разность длительности положительной и отрицательной полярности напряжения в сети,. а полное внутреннее сопротивление определяют по формуле:

2И СГи +Хи.