Датчик параметров нулевой последовательности Советский патент 1982 года по МПК G01R19/28 H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для селективной сигнализации о замыкании на землю в электрических сетях 6-35 кВ, работающих -с изолированной нейтралью

Известен датчик параметров нулевой последовательности, содержащий фильтр токов нулевой последовательности на накладных датчиках тока и фильтр напряжения нулевой последовательности 1 .

Недостатком известного устройства является трудность использования в электрических сетях 6-35 кВ из-за невозможности установки накладных датчиков тока в воздушной линии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и результату является фильтр токов нулевой последовательности, содержащий три индукционных преобразователя тока,размещенные вблизи проводов и соединенные последовательно 2,

Однако получение параметра напрржения нулевой последовательности этим устройством не осуществляется.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем выявления сигнала по напряжению нулевой последовательности.

Цель достигается тем, что в датчике параметров нулевой последовательности для трехфазной сети, токо10провода которой расположены через 120° на окружности, содержащий раз мещенные в экранах, функционально соединенные с клеммой Земля три индукционных преобразователя тока,

15 соединенные по схеме разомкнутого треугольника, выводы которого служат выходом датчика по току нулевой последовательности, указанные экраны электрически соединены между со20бой и расположены в плоскости, нормальной к указанным токопроводам, через 120 на окружности, концентрической указанной, причем указанный объединенный экран и клемма Земля служат выходом датчика по напряжению нулевой последовательности. На фиг, 1 показаны угловые соотношения между индукционными преобразователями тока, экранами и проводами воздушной линии электропередачи; на фиг. 2 - схема соединения датчика параметров нулевой последовательности и расположение индукцион-Ю Учи ных преобразователей тока, размещенных в экранах. Провода 1-3 воздушной линии электропередачи расположены через 120 на первой окружности, плоскость ко- 15 торой нормальна указанным проводом фиг. 1. Индукционные преобразователи 4-6 тока расположены, через 120° на второй окружности, концентри,ческой первой, причем ось каждого 20 из указанных преобразователей тока касательна к окружности и совпадает с линией, соединяющей провода 1-.3. В данном случае индукционные преобразователи -6 тока соединены после- 25 довательно. Работа датчика параметров нулевой последовательности по току нулевой последовательности основана на принципе электромагнитной индукции. 30 По проводам 1-3 протекают рабочие токи нагрузки 0, S iniot i,, 3„ sin(ujt - 120) i а„ sin(u)t + 120) Для каждого индукционного преобразователя тока значение проекции магнитной индукции от тока (1) на его ось определяется . ifi-L, . (2) jfM J KjK ТОК протекающий по проводам;cosotjK - косинус угла между орто гональю линии, соединяющей провод j с индукционным преобразователем тока К и осью этого индукционного преобразова- теля тока; расстояние между проводом j и индукционным преобразователем тока К (j принимает значения 1,2,3, а К - 4,5,6). Значение ЭДС наведенной в индукционном преобразователе тока пропор97 288цио ци ри ма вых то ин оп че ок ни уг об в ны ра ли ло лу ри уч нально значению магнитной индукЕ В. При нормальном режиме работы электеской сети необходимо, чтобы сумвыходного сигнала на объединенном оде индукционных преобразователей а была равна нулю: Е 6 .8 84/65 тывая (2) получим В + 8 . со5Ыз4 - ( i - 1-т;г 2-Ё1Гз-ёТГCOSCt.-t4 со sot 36 ,. созойь . cosod24 . 1J7- COSot3gx 35 Так как конструктивно провода и укционные преобразователи тока на ре воздушной линии располагают ез 120 на двух концентрических ужностях, то места их расположеобразуют два равносторонних трельника, причем индукционные преазователи 4-6 тока расположенные ередине сторон соединяющих верширавностороннего треугольника, обованного проводами 1-3 воздушной ии. Поэтому соблюдаются следующие усияcos Ы-15 cosggb С05о6з4 15 26 34 CO5t 4COSpt.2g 214 25 36 созо бсо5об24 cos ез5 -(6 24 Учитывая (5) преобразуем (4)и почим., |(i,i,-.iз) + -g-j- (Ч-Ь I 2-+ з) + СО50Й6 / . . . + , При нормальном режиме работы электческой сети имеем Ч 2 3 итывая это, получим В В (З, - О При появлении в электрической сети тока нулевой последовательности например, в режиме замыкания на землю,. Ч 2 - 3 Следовательно, B4 + Bj-fB ЭЛд, т.е. такое конструктивное расположение индукционных преобразователей то ка образует фильтр токов нулевой последовательности . Металлические экраны связаны между собой соответствующими емкостя ми и соединены по схеме фиг. 2. Значение емкости между проводом и экраном определяется по формуле где 6 - диэлектрическая проницаемост 2 - расстояние между проводом ВЛ и экраном; г - радиус металлического экрана h - длина металлического экрана При нормальном режиме работы элек рической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотношениями U, и ai. УЗ -а, J110° 2 -j-f20 где а е , а - на каждом металлическом экране наводится напряжение, определяемое выражением IJAHi К(.;,щ- +а C2-/(Hi « где емкость между проводом 1и i-ым экраном; емкость между проводом 2и i-ым экраном; К - коэффициент взаимосвязи между напряжением и емкостью;3-ЛН1 емкость между проводом. и i-ым экраном. Сумма напряжений трех металлических экранов определяется OT+ Ug +Ug к{(,4а2С2 7+аСз.7 + ( зСз-g) + + ( +а1С2-д + ) () Проводят в правильном треугольнике, образованном прюводами 1-3 воздушной линии электропередачи, биссектрисы и в точках пересечения с противоположными сторонами располагают металлические экраны , в которые помещены индукционные преобразователи Ц-б тока. Такое расположение металлических экранов позволяет соблюдать следующие условия ) -8-Ч-8 э 9 Т- з или учитывая (7) 1-9 2-7 ...j (9) Вследствие того, что в правильном треугольнике биссектрисы делят противоположную сторону на две равные части и высоты опущенные из любого угла треугольника равны по величине. 0, + Ug Ug К(С.,а2С2.а+аСз.д ) + + ( + а2С2-9+аСз--,) + + ( + а С2-7+аСз.б) (Ю) Учитывая (9) выражение (10) можно записать U-, U8 + Ug .7 (а + а 4 1) + -h Ci-a(1 4ai+ а) + С i.g(Hal + + а )(11) Так как 1 « а + а О, то выра).чение (11) равно нулю, т.е. такое взаимное расположение проводов 1-3 и металлических экранов образует фильтр напряжения нулевой пбследовательности. Расчеты показывают, что при расположении индукционных преобразователей тока, помещенных в металлические экраны, на любой из других концентрических окружностей через 120° получаем датчик параметров нулевой последовательности: токов нулевой последовательности и напряжений нулевой последовательности. Ожидаемый технико-экономический эффект составляет около-35 руб. на один комплекс. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают работоспособность и надежность устройства. Формула изобретения Датчик параметров нулевой последовательности для трехфазной сети, токопроводы которой расположены через 120 на окружности,, содержащий размещенные в экранах, функционально соединенные с клеммой Земля три индукционных преобразователя тока, соединенные по схеме разомкнутого треугольника, выводы которого служат выходом датчика по току нулевой поледовательности, отличаю