Воздушная линия электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности Советский патент 1981 года по МПК H02J3/00 H02H3/16 

(54) ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С АНТЕННЫМ ДАТЧИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технике релейной защиты и противоаварийной автоматики в электрических установках, для питания устройств автоматики и релейной защиты нулевой последовательности с малым потреблением в первую очередь на воздушных линиях электропередачи. Принцип работы основан на емкостном способе контроля напряжения при помощи антенных преобразователей напряжения без подсоединения к токопровод м. Известны датчики напряжения нуле вой последовательности, состоящие из трех антенных преобразователей напряжения, расположенных вблизи проводов контролируемой установки и специального корректора, позволяющего производить балансировку датчика без изменения положения антенн 1. Недостатком известного датчика напряжения нулевой последовательност является сложность его настройки и возможность применения его только при горизонтальном расположении проводов, тогда как воздушные линии электропер едачи могут иметь расположение проводов по вершинам треугольника. Наиболее близким к изобрете;1ию по технической сущности и результату является устройство, которое содержит антенный преобразователь напряжения, расположенный параллельно проводам воздушной линии, соединенный с одним из В1з1ходных выводов исполнительного органа, с другим выводом которого соединен заземлитель, опоры, при этом упомянутый антенный преобразователь напряжения размещен в центре треугольника, в вершинах которого расположены провода 2. Известный датчик является наиболее простым, надежным и удобным, однако обладает низкой выходной мощностью, вследствие этого приходится сигнал с антенного преобразователя напряжения предварительно усиливать, т.е. требуется полупроводниковый усилитель с большим входным сопротивлением. Применение таких усилителей требует стабилизированного источника питания, поэтому область применения данных датчиков - подстанции,. пункты секционирования, имеющие стабилизированный источник питания. В случае, например, их применения для контроля перегорания секционирующих предохранителей, проверки положения отключенного состояния разделителей на воздушных линиях электропередачи приходится а качестве источника питания использовать дополнительно подключаемый однофазный трансформатор, что снижает надежность работы электрической сети и экономически нецелесообразно.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования воздушной линии электропередачи путем увеличения выходной мощности антенного датчика напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в воздушную линию электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности и расположением трех ее проводов в вершинах треугольника, содержащую первы антенный преобразователь Напряжения, расположенный на опоре параллельно проводам линии и исполнительный орган, к одному из выводов которого подключен эаземлитель опоры, дополнительно введены второй и третий антенные преобразователи напряжения, размещенные на опоре параллельно проводам линии, упомянутый первый, а также второй и третий антенные преобразователи расположены в вершинах правильного треугольника, центр тяжести которого совпадает с центром тяжести треугольника, образованного упомянутыми проводами линии, а объединенный конец трех антенных преобразователей напряжения подключен ко второму выводу упомянутого исполнительного органа.

На фиг. 1 показано конструктивное выполнение датчика напряжения нулево последовательности для воздушньлх линий электропередачи; на фиг. 2-4 взаимное расположение проводов 1-3 и антенных преобразователей 4-6 напряжения, поясняющие принцип работы датчика.

Провода 1-3 воздушной линии расположены по вершинам правильного треугольника, антенные преобразователи 4-6 напряжения расположены в вершинах правильного треугольника по касательной к окружности с центром, совпадающим с центром тяжести треугольника, образованного проводами 1-3 линии электропередачи. Исполнительный орган 7 включен между объединенными выводами антенных преобразователей 4-6 напряжения и землей. Провода 1-3 и антенные преобразователи напряжения нулевой последовательности обладают соответствующими между собой емкостями. Значение емкости между проводом и антенным преобразователем напряжения определяется по формуле ,

-БЙГ)

u

де е- диэлектрическая проницаемость ;

d - расстояние между проводом и антенным преобразователем напряжения;

г - радиус антенного преобразователя напряжения; С- длина антенного преобразователя напряжения.

При нормальном режиме работы электрической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотноше ,г

ниями V + Vg t Vj 0; -V a

V2

e-.

3.

aVg ,где a e

Ha каждом из антенных преобразователей 4-6 напряжения наводится напряжение, определяемое выражени.ем

Hr-H4r«S-AHr«S-AHi

де Cj д. - емкость между проводом

(-Аи

1и i-ым антенным преобразователем напряжения J

емкость между проводом

2-АИ1

2и i-ым антенным преобразователем напряжения;

емкость между проводом

З-АМ;

3и i-ым антенным преобразователем напряжения;

k - коэффициент взаимосвязи между напряжением и емкостью.

Сумма напряжений трех антенных реобразователей 4-6 напряжения опрееляется

VV - S-4 °S-4 SVS

..c,V«4-b °S-,(It

Проведем в правильном треугольнике, образованном проводами 1-3 воздушных линий электропередачи биссектрисы и в точках пересечения с противоположными сторонами расположим антенные преобразователи 4-6 напряжения (фиг. 2). Такое расположение антенных преобразователей напряжения позволяет соблюдать следующие условия

d«., , d

(1)

Ч-4

-Ь

d,

d

d

-«-6 - 2-€

-f-y

5-Jли учитывая

°i-5 ЬЬ .„, 1

(3)

c-j-4 2-6- C2-4 C.j j

Сч-б с

Перегруппируеи (2) изапишем в иде

(C.5 .,-45HCi-b q j.vqC,.,).М)

Учитывая (3) выражение (4) можно аписать

К С. «taVa V С. 5 + C Ui-caita).( Так как (+ а О, то выраже ние (5) равно нулю, т.е. такое взаи ное расположение проводов 1-3 и антенных преобразователей 4-6 напряже ния образует датчик напряжения нуле вой последовательности. Места распо ложения антенных преобразователей 4-6 напряжения находятся на касател ной к окружности, центр которой сов падает с.центром тяжести треугольника, образованного проводами 1-3 линии электропередачи. Проведем другую окружность с радиусом R- (фиг. 3), продолжим биссектрисы и перенесем туда места рас положения антенных преобразователей 4-6 напряжения. В данном случае спр ведливым остаются соотношения (3), поэтому такое расположение антенных преобразователей напряжения также образует датчик напряжения нулевой последовательности. Допустим, что каждое из антенных преобразователей 4-6 напряжения переместилось по дуге окружности в одном направлении на Доб (фиг. 4). В этом случае выполняются следую щие условия 4 2-5 } -б а,-5(6а) due 3-4 ) или учитывая (1) л f-4 2-5 -Ч-6 2-4 ч-( Ci-4 J Перегруппируя (2) получаем -V.,.X zV°S-6 (C,..-ac,,.l4Ci.5 .,,.). С7) Учитывая (5), выражение (6) запи шем в виде . ,Д1+а), С.5 С ; a4a)tc.(.a%a), т.е. вданном случае также сигнал на выходе объединенных антенных пре образователей напряжения равен нулю Таким образом, размещение антенных преобразователей 4-6 напряжения в вершинах правильного треугольника по касательной к окружности с центром, совпадающим с центром тяжести треугольника, образованного провода 1-3 линии электропередачи позволяет определить напряжение нулевой после довательности. Устройство работает следующим образом. I в нормальном режиме работы линии электропередачи на выходе датчика на пряжения нулевой последовательности величина сигнала равна нулю и исполннтелыалй орган . 6 не срабатывает (обесточен). Если напряжение линии электропере дачи при работе в аварийном или ненормальном режиме содержит составляю щие прямой, обратной и нулевой после.довательностей, то на антенных преобразователях 4-6 напряжения появляются электрические потенциалы от всех .симметричных составляющих. В предлагаемом устройстве частичHfeie емкости между антенными предбразователями напряжения и проводами подобраны таким образом, что сумма сигналов от напряжения прямой и обратной последовательностей на объединенном выходе трех антенных преобразователей равна нулю и пропорциональна только напряжению нулевой последовательности, т.е. на выходе датчика появляется сигнал пропорциональный напряжению нулевой последовательности и исполнительный орган 7 срабатывает. Экспериментальные исследования показывают, что выходная величина сиг нала при таком выполнении увеличивается примерно на один порядок по сравнению с известным. Вследствие этого оказывается возможньпл на выход датчика непосредственно включать исполнительное реле. Формула изобретения Воздушная линия электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности и расположением трех ее проводников в вершинах треугольника, содержащая первый антенный преобразователь напряжения, расположенный на опоре параллельно проводам линии и исполнительный орган, к одному из выводов которого подключен заземлитель опоры, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее функционирования путем увеличения выходной ющности антенного датчика напряжения, дополнительно введены второй и третий антенные преобразователи напряжения, размещенные на опоре параллельно проводам линии, упомянутый первый, а также второй и третий антенные преобразователи расположены в вершинах правильного треугольника, центр тяжести которого совпадает с центром тяжести треугольника, образованного упомянутыми проводами линий, а объединенный конец трех антенных преобразователей напряжения подключен ко второму выводу упомянутого исполнительного органа, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Фильтр напряжения нулевой последовательности типа ФАН. Техническое описание и рекомендации по монтажу и настройке фильтра. ОРГРЭС, заказ 313/70, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 6744144, кл. Н 02 Н 3/16, 1977 6oC V