Воздушная линия электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова Советских Социалистических Реслублнк(51)м, кд,з с присоединением заявки Ио Н 02 Х 3/00 Н 02 Н 3/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Р.Ш.Сагутдинов и В.Я.Жарков Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им, В.П. Горячкина(5 4 ) В ОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С АНТЕННЫМ ДАТЧИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технике релейной защиты и противо- аварийной 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.токо- проводам. Известны датчики напряжения нулевой последовательности, состоящие иэ 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 последовательности является сложность его настройки и возможность применения его только при горизонтальном расположении проводов, тогда как воздушные линии электропередачи могут иметь расположение проводов по вершинам треугольника,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущнооти и результатуявляется устройство, которое содержит антенный преобразователь напряжения, расположенный параллельнопроводам воздушной линии, соединенныйс одним иэ выходных выводов исполнительного органа, с другим выводомкоторого соединен заземлитель, опоры,при этом упомянутый антенный преобразователь напряжения размещен вцентре треугольника, в вершинах которого расположены провода (2),Известный датчик является наиболее простым, надежным и удобным,однако обладает низкой выходной мощностью, вследствие этого приходитсясигнал с антенного преобразователянапряжения предварительно усиливать,т.е. требуется полупроводниковый усилитель с большим входным сопротнвле 25нием. Применение таких усилителейтребует стабилизированного источникапитания, поэтому область примененияданных датчиков - подстанции,.пункты,секционирования, имеющие стабилизированный источник питания, В случае,например, их применения для контро 855849ля перегорания секционирующих предохранителей, проверки положенияотключенного состояния разделителейна воздушных линиях электропередачиприходится в качестве источника питания использовать дополнительноподключаемый однофазный трансформатор, что снижает надежность работыэлектрической сети и экономическинецелесообразно,Цель изобретения - повышение надежности функционирования воздушнойлинии электропередачи путем увеличения выходной мощности антенного датчика напряжения,Поставленная цель достигаетсятем, что в воздушную линию электропередачи с антенным датчиком напряжения нулевой последовательности ирасположением трех ее проводов в вершинах треугольника, содержащую первыйантенный преОбраэователь 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 ввершинах правильного треугольника,центр тяжести которого совпадает сцентром тяжести треугольника, образованного упомянутыми проводами линии, а объединенный конец трех антенных преобразователей напряжения подключен ко второму выводу упомянутогоисполнительного органа,На фиг. 1 показано конструктивноевыполнение датчика напряжения нулевойпоследовательности для воздушныхлиний электропередачи; на фиг. 2-4взаимное расположение проводов 1-3и антенных преобразователей 4-6 напряжения, поясняющие принцип работыдатчика,Провода 1"3 воздушной линии расположены по вершинам правильноготреугольника, антенные преобразователи 4-6 напряжения расположены в вершинах правильного треугольника покасательной к окружности с центром,совпадающим с центром тяжести треугольника, образованного проводами1-3 линии электропередачи. Исполнигельный орган 7 включен между объециненными выводами антенных преобразователей 4-6 напряжения и землей,Провода 1-3 и антенные преобразователи напряжения нулевой последовательности обладают соответствующимимежду собой емкостями, Значение ем. кости между проводом и антенным преобразователем напряжения определяется по формуле4с= , юагде- диэлектрическаяпроницаемость;й - расстояние между проводом иантенным преобразователемнапряжения;радиус антенного преобразователя напряжения;6 - длина антенного преобразователя напряженияПри нормальном режиме работы электрической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотношениями Ч.( + Ч + Ч 0;.Ч( = а Ч = аЧЗ,где а Е,; а:Е-.).На каждом из антенных преобразователей 4-6 напряжения наводится напряжение, определяемое выражением 15 30 35 ЧУ 6 ь 1-4 2-4+с(зч(2-5 Ъ1-6 2-6 -6Проведем 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 условия4 = 1.у (1 ч-ь(1) а: а = а,:,1или учитываяс 4=с =сь(3)с 4 6= с 6= ся 4= сл =съ уПерегруппируея (2) и запишем в вйдеучитывая (3) выражение (4) можно записатьЧ 4 Ф Ч 6=К 1 С 1 4 фСАО)+С 1-5-О чз+Са+а)3. (ц 1 40 50 55 20 где С - емкость между проводом4-Ак(1 и 1-ым антенным преобразователем напряженияС , - емкость между проводом 25 2 и 1-ым антенным преобразователем напряжения)С - емкость между проводом( 3 и 1-ым стенным преобразователем напряжения;коэффициент взаимосвязимежду напряжением и емкостьюСумма напряжений трех антенныхпреобразователей 4-6 напряжения опре- деляется(ба) Так как 1+ а+ а = О, то выражение (5) равно нулю, т.е, такое взаимное расположение проводов 1"3 и антенных преобразователей 4-6 напряжения образует датчик напряжения нулевой последовательности. Места расположения антенных преобразователей4-6 напряжения находятся на касатель-ной к окружности, центр которой совпадает с.центром тяжести треугольника, образованного проводами 1-3линии электропередачи.Проведем другую окружность срадиусом В (фиг. 3), продолжим биссектрисы и перенесем туда места расположения антенных преобразователей4-6 напряжения, В данном случае спра зведливым остаются соотношения (3),поэтому такое расположение антенныхпреобразователей напряжения такжеобразует датчик напряжения нулевойпоследовательности. 20Допустим, что каждое из антенныхпреобразователей 4-6 напряженияпереместилось по дуге окружности водном направлении на Ьо(,(фиг. 4).В этом случае выполняются следующие условия14-4 12-в С 1 З-Ь1 -6 2-4.1 1+6 С 1 й-ь 5-4или учитывая (1)30с 4 - с 5 - . -6,с 6 = с 24 Зс 6 = с 6 = сз 4Пере группируя (2 ) полу чаемЧ Ч Ч =К(Са С +аС, )+ 35+а С 6+ о Съ) 1 (7)Учитывая (5), выражение (6) запишем в виде 40Ч,Чз ч 6 = ГС 0+сФ +се)+ С 1-5 ра +)+С(1-а+а)1,т.е. вданном случае также сигнална выходе объединенных антенных преобразователей напряжения равен нулю. 45Таким образом, размещение антенных преобразователей 4-6 напряженияв вершинах правильного треугольникапо касательной к окружности с центром, совпадающим с центром тяжести 50треугольника, образованного проводами1-3 линии электропередачи позволяетопределить напряжение нулевой последовательности.Устройство работает следующим 55образом,В нормальном режиме работы линииэлектропередачи на выходе датчика напряжения нулевой последовательностивеличина сигнала равна нулю и испол"нительвяй орган 6 не срабатывает(обесточен).Если напряжение линии электропередачи 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 частичные емкости между антенными преобразователями 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 1 орган 7 срабатывает.Экспериментальные исследования показывают, что выходная величина сигнала при таком выполнении увеличивается примерно на один порядок по сравнению с известным. Вследствие этого оказывается возможным на выход датчика нейосредственно включать исполнительное реле.Формула изобретенияВоздушная линия электропередачис антенным датчиком напряжения нулевой последовательности и расположением трех ее проводников в вершинахтреугольника, содержащая первый антенный преобразователь напряжения,расположенный на опоре параллельнопроводам линии и исполнительный орган, к одному иэ выводов которогоподключен эаземлитель опоры, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения надежности ее функционирования путем увеличения выходной мощности антенного датчика напряжения, дополнительно введены второй и третий антенные преобразователи напряжения, размещенные на опорепараллельно проводам линии, упомянутый первый, а также второй и третийантенные преобразователи расположены в вершинах правильного треугольника, центр тяжести которого совпадает с центром тяжести треугольника, образованного упомянутыми проводами линий, а объединенный конецтрех антенных преобразователей напряжения подключен ко второму выводуупомянутого исполнительного органа.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Фильтр напряжения нулевой последовательности типа ФАН, Техническое описание и рекомендации по монтазу и настройке фильтра. ОРГРЭС,заказ Р 313/70, 1971,2. Авторское свидетельство СССР6744144, кл. Н 02 Н 3/16, 1977Заказ 1956/ илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 675 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, РПодписноео комитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5