Способ определения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью Советский патент 1982 года по МПК G01R31/08 H02H3/16 

/ (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ. ФАЗЫ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам определения поврежденной фазы при замыканиях на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью с целью ее использования в быстродействующей аппаратуре защиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека к любой.из фаз сети напр жением 1,14 - 10 кВ. Известны способы определения поврежденной фазы, основанные на измерении фазных напряжений и сравнении двух эле трических величин между собой по фазе или абсолютной величине , Известный способ определения повреж денной фазы, основанный на измерении абсолютных значений фазных напряжений и сравнении напряжений опережакшей и собственной фаз сети реализован в устройстве для определения поврежденной фазы, которое содержит выпрямители собственной и опережающей. по отношению к ней фаз сети и исполнительный орган. причем выходы выпрямителей соединены с исполнительнЬ1М органом по схеме сра&нения двух напряжений по абсолютной величине 2 ). На фиг. 1 показана векторная диаграмма, поясняющая известный способ опроделения поврежденной фазы. При замыкании на землю одной из фаз сети (например, фазы А) снижается напряжение на поврежденной фазе и увеличивается напряжение на опережающей по отношению к ней фазе. Исполнительный орган фазы А срабатывает на их положительную разнтехуU6falx(A)Недостатком известного способа определения поврежденной фазы является ограниченная чувствительность. Так, при возникновении утечки на фазе А при опр&деленном соотношении емкости фаз сети относительно земли и сопротивления замыкания на землю, напряжение на поврежденной фазе А становится равным на1 396ряжению на отстающей фазе В (точка Она фиг. 1) и сигнал на исполнительном органе отстающей фазы В будет , RblXfft) - W/J-UQ /0 ,т. е. замыкания оо1А е ;ЛЬ на землю через большое сопротивление(ниж критической точки Oi на фиг. 1).ведут к ложным срабатыванием по фазе В. Следовательно, чувствительность по известному способу ограничивается условием несрабатывания на последующей (здоровой) фазе. Целью изобретения является повышени чувствительности.определения поврежденной фазы. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения поврежденной фазы сети, основанному на юме- рекии абсолютных величин фазных напряжений, вычитании двух электрических.величин друг КЗ друга, одной ю которых является напряжение опережающей фазы, а другой- напряжение собственной фазы сравнении с эталонной величиной полученной .разности напряжений, при превышении которой определяют поврежденную фазу, дополнительно измеряют напряжение нулевой последовательности, а в состав вычитаемой величины входят также напряжение отстающей фазы и напряжение нулевой последовательности, при этом напряжения опережающей, собстве ной, отстающей фаз и нулевой последовательности берут соответственно в соотношении, равном 3:2:1:3. По предложенному способу поврежденная фаза сети определяется сравнением с эталонной величиной (уставкой) слрдую щих разниц напряжений в каждой из трех фаз: 8ых(()((). (2J b,x(C)N.5-(C- VA o;Решают уравнения (1)-(3) для предельных случаев, когда: а) отсутствует утечка на землю, U и а Uf Уф г 0 б) сопротивление утечки равно нулю (металлическое замыкание фазы на землю), , иц«и.иф, И на исполнительном органе собственной (поврежденной) фазы А необходимо обеспечкть максимальный сгггнал, равный и « ТЗУф; 44 в) на исполнительном органе опережающей фазы С и отстающей фазы В должно быть ..напряжение не выше нуля. . Получают соответственно три уравне.:нпя (после сокращения обеих частей на ( коэффициентов K.-Ki-K. (к:,- Кз), УЗ( К2)-К4 0. Рещив систему (4)-(6), можно получить оптимальные значения коэффициентов, стоящих соответственно перед напряжениями опережающей, собственной (поврежденной), отстающей фаз и напряжением нулевой последовательности: К 3; К 2; K Y3. Это соотношение напряжений фаз и нулевой последовательности обеспечивает значительно большую (более чем в 2 раза) чувствительность определения поврежденной фазы по сравнению с известным способом. С учетом полученных значений коэффициентов выражения для напряжений на исполнительных органах фаз принимают . вид . 6ыx (А) Ч-(2и UB Узи J , (7) 6b,x(6)V(. ,ts); lx(C) y842V A l o)U6- J-CAO-) На фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа определения поврежденной фазы. . Устройство для определения поврежденной -фазы содержит делители напряжения собственной (поврежденной) фазы 1, отстающей фазы 2 .(например, резисторные, емкостные или вторичные обмотки трансформаторов, первичная сторона которых включена к соответствующей фазе контролируемой сети), фильтр 3 напряжения нулевой последовательности с делителем на выходе, выпрямители 4-7 напряжений соответственно опережающей. собственной и отстающей фаз сети, а . также напряжения нулевой последовательности, усилитель 8 постоянного тока с исполнительным органом на выходе. Дайны е элементы образуются определитель 9 фазы А, аналогично определители Ю и 11 для фаз В и С. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме на входы выпрямителей 5 и 6 соответственно соб-. ственной и отстающей фаз, а также на вход выпрямителя 7 напряжения нупевой последовательности через делители с коэффициентами 2; 1; Уз подаются напряжения, которые после выпрямления складываются между собой. На вход выпрямителя опережающей фазы подается свое напряжение с коэффициентом 3 которое после выпрямления включается встречно с суммой предыдущих напряжений. При симметричности, напряжений фаз сети на усилитель 8 постоянного тока поступает разность между напряжением фазы С (11) и суммой напряже НИИ фаз А (12), В (13) и напряжения нулевой последовательности, взятых в. соответствующем, соотношении. Эта разность равна нулю, т.е. Ugjj,y (А) О. Для блоков 10 и 11 соответственно фаз 13 и 14 на исполнительные органы поступают также аналогичные разницы, равные нулю, т.е. Ug(3i(6) Oi ebix При однофазном замыкании на землю (например, фазы А) нарушается симметрия фазных напряжений сети и на усилитель 8 постоянного тока поступает на пряжение опережающей фазы, по величин большее, чем сумма напряжений с выходов выпрямителей 5-7. Тогда на исполнительный орган поступает положитель .ная разница напряжений, по уровню достаточная для его срабатывания. На исполнительные органы двух друг фаз (в блоках 10 и 11 на фиг. 2) поступают отрицательные разницы, посколь Л- При этом исполнительные органы на этих фазах не срабатывают. Чувствительность устройства согласн предлагаемому способу определения поврежденной фазы сети.- по уровню несрабатыв.ан.ия . на последующей (здоровой) фазе выше (точка 0 на векторной диаграмме фиг. 1), чем по известному спо собу (точка Ох) на фиг. 1).. Таким образом, становится возмож ным определять поврежденную фазу при замыканиях на землю через значительно большие сопротивления (при емкости фаз относительно земли 1 мкФ) до 25 кОМ. Поскольку чувствительность и связанное с ней быстродействие являются основными параметрами безопасности, то применение предлагаекюго аюсоба определения псшрежденной фазы, обладающего повышенной чувствительностью, в-аппаратуре защиты от поражения электрическим током с автоматическим замыканием на землю поврежденной фазы существенно повышает уровень безопасности обслуживания электрических сетей. . Формула изобретения Способ спределения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью, основанный на измерении абсолютных величин фазных напряжений, вы читанш двух электрических величин друг из друга, одной из которых является напряжение опережающей фазы, а другой напряжение собственной фазы, сравнении с эталонной величиной полученной разности напряжений, при превышении которой определяют поврежденную фазу, о т -. л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительно измеряют напряжение нулевой последовательности, а в состав вычитаемой величины входят также напряжение отстающей фазы и напряжение нулевбй последовательности, при этом напряжения опережающей, собст.венной, отстающей фаз и нулевой последовательности берут , соответственно в соотношении равном 3:2:1: УЗ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 335763, кл. Н 02 Н 3/16, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2733799/24-О7, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

Фt/г.f