Датчик параметров нулевой последовательности

.Республик ВТОРСКО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6 ) Дополнительное к авт, свид-ву)Заявлено 08,05.81 (21) 3284413/24-0 51)М. К6 01 Н 02 инением заявки 19/283/16 еударственый квинт СССР о делам наобретенн и отнрцтнйДата опубликования описания 11,8 2) Авторы изобретенн Ш. Сагутдинов, И.Г. Беляков и Л.Д Знамени институводства Московский ордена Трудового Красноинженеров сельскохозяйственного проим, В.П, Горячкина Заявитель) ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ НУЛЕВОЛ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для селективной сигнализации о замыкании на землю в электрических се тях 6-35 кВ, работающих с изолиро: ванной нейтралью.Известен датчик параметров нуле вой последовательности, содержащийфильтр токов нулевой последовательности на накладных датчиках тока и фильтр напряжения нулевой последо"вательности1 3Недостатком известного устройст" ва 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 21,2Однако получение параметра напряжения нулевой последовательности этим устройством не осуществляется,Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей путем выявления сигнала по напряжению ну" левой последовательности.Цель достигается тем, что в датчике параметров нулевой последовательности для. трехфазной сети, токо провода которой расположены через. 120 о на окружности, содержащий раз"мещенные в экранах, функционально соединенные с клеммой "Земля" три индукционных преобразователя тока, соединенные по схеме разомкнутого треугольника, выводы которого служат выходом датчика по току нулевой последовательности, укаэанные экраны электрически соединены между собой и расположены в плоскости, нормальной к указанным токопроводам, через 120 о на окружности, концентрической указанной, причем указанный(2) Е 25 объединенный экран и клемма "Земля" служат выходом датчика по напряжению нулевой последовательности.На фиг. 1 показаны угловые соот" ношения между индукционными преоб" разователями тока, экранами и проводами воздушной линии электропередачи; на фиг. 2 - схема соединения датчика параметров нулевой последовательности и расположение индукцион-О ных преобразователей тока, размещенных в экранах.Провода 1-3 воздушной линии электропередачи расположены через 1200 на первой окружности, плоскость ко торой нормальна указанным проводом фиг. 1. Индукционные преобразователи 4-6 тока расположены, через 120 О на второй окружности, концентри,ческой первой, причем ось каждого из указанных преобразователей тока касательна к окружности и совпадает с линией, соединяющей провода 1-3 В данном случае индукционные преобразователи 4-6 тока соединены после довательно.Работа датчика параметров нулевой последовательности по току нулевой последовательности основана на принципе электромагнитной индукции. 30По проводам 1-3 протекают рабочие токи нагрузки=ЭМ 51 П(еь)С + 120 )Для каждого индукционного преобразователя тока значение проекциимагнитной индукции от тока (1) наего ось определяетсяС 05 ЕэКв=к:е 1 3 СК 8циональноции Е = В.При нормальном режиме работы электрической сети необходимо, чтобы сумма выходного сигнала на объединенном выходе индукционных преобразователей тока была равна нулю: Е 4+ Е 5+ ЕЬ = 0 или84+ 85 ВЬ = 0(3) Учитывая (2) получимВ 4+ 85+ 86 -С 05 0 ь 15 . С 05 Ы 2 Ь, С 050 В 34 1 эт - (э е + Е 15 ь 2 Ь 34 014 . С 05025 . С 0503 Ь е )е - + (э )+ Е 14 Е 25 б 36Так как конструктивно провода и индукционные преобразователи тока на опоре воздушной линии располагают через 1200 на двух концентрических окружностях, то места их расположения образуют два равносторонних треугольника, причем индукционные преобразователи 4-6 тока расположенные в середине сторон соединяющих вершины равностороннего треугольника, образованного проводами 1-3 воздушной линии,Поэтому соблюдаются следующие ус- ловия с 05 015с 0502 Ь с 05034где ток протекающий по про 3водам;со 50 К - косинус угла между ортогональю линии, соединяющей провод ) с индукционным преобразователемтока К и осью этого индукционного преобразователя тока;расстояние между прово 1 Кдом ) и индукционнымпреобразователем тока К(1 принимает значения1,2,3, а К - 4,5,6).Значение ЭДС наведенной в индукционом преобразователе тока пропор соссэь ссссэе 4 соэ с(эв Еь ЕЕ 4 ЕЭВ+ф )э) СО 5 Се 16 (е 1 Ь 1 2 При нормальном режиме работы электрической сети имеем1 2 3 = 0учитывая это, получим В 4+ В 5 + ВЬ = 0+ Датчик параметров нулевой последовательности для трехфаэной сети, токопроводы которой расположены через 1200 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 последовательности, о т л и ч а ю 5 9742При появлении в электрическойсети тока нулевой последовательности,например, в режиме замыкания на землю,1 + 12 + 1 э = 3 о5Следовательно, В 4 + В+ В 6 = 330, т.е, такое конструктивное расположение индукционных преобразователей тока образует фильтр токов нулевой последовательности, 10Металлические экраны 7-9 связаны между собой соответствующими емкостями и соединены по схеме фиг. 2. Значение емкости между проводом и экраном определяется по формуле 15 где Е - диэлектрическая проницаемость208 - расстояние между проводом ВЛи экраном;г - радиус металлического экрана;и - длина металлического экрана,г 5При нормальном режиме работы электрической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотношениямиО 1+ О 2+ОЪ =О=О .а .О .а,Ь30 5120 О 2 -7 Лао где а =р а 2 -7на каждом металлическом экране 7-9наводится напряжение, определяемоевыражением. О дч 1 = К(С 1 лн + а С 2-лн, + аСЭ-ян 1 )где С.1 ян; - емкость между проводом1 и 1-ым экраном;С 2 ,1 н; - емкость между проводом2 и 1-ым экраном;К - коэффициент взаимосвязимежду напряжением и емкостью;СЭ дн; - емкость между проводом.3и 1-ым экраном.Сумма напряжений трех металлических экранов 7-9 определяетсяО.1+ 08 + О 9 = К (С 1 т фа С 2 т+ аСЭ т )+ (С 1 9 + а С 2 9+ аСЭ)1 (о)Проводят в правильном треугольнике, образованном проводами 1-3 воздушной линии электропередачи, биссектрисы и в точках пересечения с противоположными сторонами располагают металлические экраны 7-9, в которые помец 1 ены индукционные преобразователи 11-6 тока. 88 6Такое расположение металлическихэкранов позволяет соблюдать следующиеусловияЬ- 2- 7- Э е:е =е =е:е =е1-8 2-6. 2 Э ЭЭ-Т 1-Эили учитывая (7)С 19 -- С 2 т=СэвС 1-8=С 2 8=С 2 9=СЭ 9=СЭ =С 1 (9)Вследствие того, что в правильномтреугольнике биссектрисы делят противоположную сторону на две равные части и высоты опуценные из любого угла Фтреугольника равны по величине.От + О 8О 9 = К (С 1а С 2 8+аСЭ 9 )++ а )1 (11)Так как 1 + а + а = О, то выражение (11) равно нулю, т.е. такое взаимное расположение проводов 1-3 и металлических экранов 7-9 образует фильтр напряжения нулевой пбследовательности.Расчеты показывают, что при расположении индукционных преобразователей тока, помеценных в металлические экраны, на любой из других концентрических окружностей через 120 ф получаем датчик параметров нулевой последовательности: токов нулевой последовательности и напряжений нулевой последовательности. Ожидаемый технико-экономический эф" фект составляет около руб. на один комплекс. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают работоспособность и надежность устройства.ВНИИПИ Заказ 8689/ Тираж 717 Подписное филиал ППП "Патент", ,Ужгород,ул.Проектная,г,2 7 974288 8 4 ий с я тем что сцелью расши- Источники информации, рения функциональных возможностей принятыинятые во внимание при экспертиза путем выявления сигнала по напряже"%Ф1, Беляков И Г Сов . , агутдинов Р.Ш., нию нулевои последовательности ука- Валюкон .И И ПФ ис . . ункт секционирования занные экраны электрически соединеныдля ВЛ кВ с телесигнализацией, между собой и расположены в плоскос" АПВ и устройством обнаружения замыоти, нормальной к указанным токопрово- кания на землю. Эксп е - фокспресс-информация, дам, через 120 на окружности, кон- сер. "Строительство сельских элект" центрической указанной, причем ука" росетей" И "И фнформэнерго , У 1 занный объединенный экран и клемма 1 О 1981Ф "Земля" слЗемля" служат выходом датчика по 2. Авторское свидетельство СССР напряжению нулевой последовательнос- по заявке У 2770089/07,кл. Н 02 Н 3/16, 1979.у