Устройство для определения поврежденной фазы в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью

Союз Советских Социалистических Республик(2) Запвлено 110578 (21 2613812/24-07с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В.О.Жидков Восточный научно-исследовательский институтпо безопасности работ в горной промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Изобретение относится к релейной 1 защите и может быть использовано для контроля состояния изоляции в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью, 5Известно устройство для определения поврежденной фазы, основанное на предварительном расщеплении напряжения фаз на три симметричных напряжения,выпрямлении их,сравнении с опорным напряжением и определении поврежденной фазы по снижению фазного напряжения на 15-30% по сравнению с опорным напряжением.Недостатками этого устройства 15 являются неудовлетворительная зона чувствительности и зависимость ее от уставки эталонной величины, с которой осуществляется сравнение фазного напряжения, а также низкая 20 надежность выбора из-за неиспользования блокирующей величины, каковой, например, является напряжение нулевой последовательности, снимаемое с соответствующего фильтра. 25Наиболее близким к изобретению решением по технической сущности является утсройство для определения поврежденной фазы, работающее по принципу измерения амплитуд сформи О рованных векторов напряжений, сравнения их с заданной эталонной величиной и однозначного выбора поврежденной фазы, соответствующей тому вектору, амплитуда которого превышаетэталонную величину. Устройство включает три пороговых элемента, подключенных к фазам контролируемой сети и через фильтр напряжения нулевой последовательности к искусствен ной нулевой точке,Основными недостатками данногоустройства являются - ограниченнаявозможность по расширению эоны чувствительности по величине переходного сопротивления в месте замыкания,составляющая 0 4 1 и - 4,39 Х семкостное сопротивление фазы относительно земли, Ом); резкая зависимость зоны чувствительности от значения эталонной величины уставкисрабатывания, с которой производитсясравнение амплитуд измеряемых векторов, а также невысокая надежностьработы устройства, обусловленнаявыбором поврежденной азы по одномувектору, модуль которого превышаетэталонную величину.Цель изобретения - расширение зоны чувствительности, обеспечение ее, 744819независимости от значения эталоннойвеличины и повышение надежност:лопределения поврежденной фазы,Поставленная цель достигаетсятем, что в известном устройстве,содержащемфильтр напряжения нулевой последовательности и по числуфаз пороговые элементы сравнения,последние подключены входами к цепям,образованным путем последовательногои встречного включения вторичныхобмоток разделительных трансформаторон, подключенных первичными обмотками на фазные напряжения сети, и промежуточного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена квновь введенному источнику постоянного напряжения через вновь введенный формирователь добавочного вектора., состоящий из транзисторныхключей с параллельно включеннымидиодными ограничителями, базовые 20цепи которых через фазосдвигающуюцепочку подключены к фильтру напряжения нулевой последовательности, авыходы пороговых элементов подключены к входу вновь введенного логического блока.Работа устройства основана напринципе формирования результирующихвекторов посредством геометрическогонычитания из векторов фазных напряжений добавочного вектора, модулькоторого изменяют в зависимости отмодуля вектора напряжения нулевойпоследоват льности по заданным математическим законам и определения повоежденной фазы по амплитудам двух результирующих векторон,соответствующих не поврежденным фазам и превышающих эталонную величину.Это позволяетрасширить зону чувствительности до0 4 83,32 Хс, сделать ее незави Осимой от значения эталонной величиныи повысить надежность определенияповрежденной фазы.На фиг.1 изображена общая схемаустройства; на фиг. 2 - векторнаядиаграмма, поясняющая принцип Формирования результирующих векторов.Устройство состоит из разделительных трансформаторон 1, подключенныхпервичными обмотками к измерительному трансформатору 2 напряжения, авторичными обмотками - к пороговымэлементам 3 и к соответствующим вторичным обмоткам промежуточного трансформатора 4. Первичная обмотка трансформатора 4 присоединена к источнику 5 постоянного напряжения черезформирователь б,цобаночного вектора,представляющий собой фазосдвигающиецепочки 78, транзисторные клкчи 9,10 и нключенные параллельно им диод- Яные ограничители 11,12. Формирователь б входными цепями подключен квыходу фильтра 13 напряжения нулевойпоследовательности. Пороговые элементы 3 сравнения выходами присоедине ны к выходному логическому блоку 14,осуществляющему однозначный выбор поврежценной фазы при срабатываниипороговых элементов 3, соответствующих неповрежденным Фазам,В исходном состоянии (сеть не повреждена) на входе формирователя б напряжение нулевой последовательности 0 о отсутствует, транзисторные ключи 9,10 закрыты и в первичную обмотку трансформатора 4 напряжение от источника 5 не подается. Векторы фазных напряжений ОА, ОС и ОВ образуют симметричную звезду.При возникновении замыкания на землю (например, при повреждении фаз А) векторы фазных напряжений займут положение ОА, ОВ, ОС,. При этом концы указанных векторов н зависимости от величины переходного сопротивления н месте замыкания и емкости сети могут занимать любое положение на дугах полуокружностей АА", ВВ,СС, 14 одули векторов напряжений ОА, ОВ, ОС будут прикладываться через обмотки разделительных трансформаторов 1 к порогоным элементам 3 и последовательно включенным вторичным обмоткам промежуточного трансформатора 4.На входе формирователя б появля - ется напряжение нулевой последовательности Оо, которое сдвигается на требуемый угол за счет специально подобранных параметров фазосдвигающих цепочек 7,8. Под действием этого напряжения попеременно открываются транзисторные ключи 9,10, вследствие чего на первичную обмотку трансформа. тора 4 подается от источника 5 напряжение О, сдвинутое по фазе относительно исходного напряжения нулевой последовательности 0 на требуемый угол. Трансформатор 4 выполнен с таким коэффициентом трансформации, который необходим для обеспечения заданного порога срабатывания элементов 3 при значении напряжения нулевой последовательности, равном 0,1 О, . Так как вторичные обмотки трансформатора 4 включены встречно обмоткам трансформаторов 1, то обеспечивается вычитание сформированного вектора напряжения О от векторов фазных напряжения ОА, ОВ,ОС. Полученные таким образом результирующие векторы ОВд, ОС"по модулю будут превышать уставку срабатывания, на которую настраинаются пороговые элементы 3, а модуль вектора ОА, соответствующий поврежденной фазе, оказывается ниже уставки срабатывания.Вследствие этого элементы 3, подключенные к поврежденным фазам В и С, оказываются под напряжениями, превышающими поро:и срабатывания и на логический блок будут воздействовать дна соответствую,их сигнала, 144819по которым он однозначно определяет поврежденную фазу А.Для исключения ложных срабатываний модуль добавочного вектора ограничивается диодными ограничителями 11 и 12 напряжений до значения, не превышающего фазного напряжения при нормальном режиме работы сети.Предложенное устройство имеет расширенную зону чувствительности, независимую от значения эталонной вели- о чины уставки срабатывания, обладает высокой надежностью определения поврежденной фазы за счет подачи на вход логического блока двух сигналов, поступающих с пороговых элементов неповрежденных фаз. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить электробезопасность при эксплуатации кабельных электрических сетей с изолированной нейтралью на угольных карьерах. 20Формула изобретенияУстройство для определения поврежденной фазы в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью,25 содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и по числу фазпороговые элементы сравнения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения зоны чувствительности, обеспечения ее независимостиот значения заданной эталонной величины и повышения надежности определения поврежденной фазы, пороговыеэлементы сравнения подключены входами к цепям образованным путем последовательного и встречного включения вторичных обмоток разделительныхтрансформаторов, подключенных первичными обмотками на фазные напряжениясети, и промежуточного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к вновь введенному источнику постоянного напряжения черезвновь введенный формирователь добавочного вектора, состоящий из транзисторных ключей с параллельно включенными диодными ограничителями, базовые цепи которых через фазосдвигающую цепочку подключены к фильтру напряжения нулевой последовательности,а выходы пороговых элементов подключены к входу вновь введенного выходного логического блока.744819 Составитель Л.ВаськоваРедактор Т.Кузьмина Техред Я. Бирчак Корректор М, Кос ПодписноР Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная 4 каз Зб 76/10 Тираж 783 ЦНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш