Способ определения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистнческикРеспублик и 964554(23) Приоритет Опубликовано 07.10.82 Бюллетень37 ло делам нэобретений и открытий(53) УДК 621.316. .925 (088,8) Дата опубликования описания 08.10.82(72) Авторы изобретения В. Ф. Антонов, Б.М. Ягудаев, В. В. Назаров, В.И.Мики Ю.И,Зорин Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Знамени институт горного дела им. А.А.Скочинског 1) ЗаявителНедостатком извделения поврежденнониченная чувствитео никновении утечкиделенном соотношеотносительно землизамыкания на землюжденной фазе А ста ба опре тся ограпри возестного спосой фазы являельность. Так, на фазе А при опрении емкости фаз сети сопротивления , напряжение на по новится равным напи 1Изобретение 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 напря жением 1,14 - 10 кВ.Известны способы определения повре жденной фазы, основанные на измерении фазных напряжений и сравнении двух элек трических величин межцу собой по фазе или абсолютной величине 1 1) и 2).Известный способ определения поврежденной фазы, основанный на измерении абсолютных значений фазных напряжений и сравнении напряжений опережающей и собственной фаз сети реализован в устройстве для определения поврежденной фазы, которое содержит выпрямители собственной и опережающей.по отношению к ней фаэ сети и исполнительный орган,причем выходы выпрямс исполнительным органения двух напряженийвеличине 2).На фиг, 1 показана векторная диаграмма, поясняющая известный способ опре деления поврежденной фазы. При замыкании на землю одной из фаз сети (например, фазы А) снижается напряжение на оповрежденной фазе и увеличивается напряжение на опережающей по отношению к ней фазе. Исполнительный орган фазы А срабатывает на их положительную раз. ницу1 э 1 Х (В)3 9645 ряжению на отстающей фазе В (точка О.д на фиг. 1) и сигнал на исполнительном органе отстающей фазы В будетВЫХ Од )8 ЪО, т. е. замыкания5 на землю через большое сопротивление(ниже критической точкиОна фиг. 1) ведут к ложным срабатыванием по фазе В. Следь. вательно, чувствительность по известному способу ограничивается условием не 1 О срабатывания на последующей (здоровой) фазе.Белью изобретения является повышение чувствительности. определения поврежденной фазы. 15Поставленная цель достигается.тем, что согласно способу определения поврежденной фазы сети, основанному на измерении абсолютных величин фаэных напряжений, вычитании двух электрических ве личин друг иэ друга, одной из которых является напряжение опережающей фазы, а другой - напряжение собственной фазы, сравнении с эталонной величиной полученной.разности напряжений, при пре вышении которой определяют поврежденную фазу, дополнительно измеряют напряжение нулевой последовательности, а в состав вычитаемой величины входят также напряжение отстающей фазы и напря- З 0 жение нулевой последовательности, при этом напряжения опережающей, собственной, 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) следующих разниц напряжений в каждой из трех фаз:40оькх(ь(од (1 оь ьосоо) (Решают уравнения (1)-(3) для предельных случаев, когда:а) отсутствует утечка на землю, Од50 = О= О = цф - )о 0;б сопротивление утечки равно нулю (металлическое замыкание фазы на землю), Од ьО, О щ Ос= 1/ЗОф, О Оф и на исполнительном органе собственной55 (поврежденной) фазы А необходимо обе(. печить максимальный сигнал, равный 01 ЛОф; 54 фв) на исполнительном органе опережающей фазы С и отстающей фазы В должно быть .напряжение не выше нуля., Получают соответственно три уравнения (после сокращения обеих частей на Оф) для коэффициентовК 1- К 1- К-О, (4)З( 1 3) 43 (К. - К) - К, = О, (6)Решив систему (4)-(6), можно получить оптимальные значения коэффициентов, стоящих соответственно перед напряжеыями опережающей, собственной (поврежденной), отстающей фаз и напряжением нулевой последовательности: К., =3; К 1 = 2; К = 1; К, = 33. Это соотношение напряжений фаз и нулевой последовательности обеспечивает значительно большую (более чем в 2 раза) чувствитель ность определения поврежденной фазы по сравнению с известным способом,С учетом полученных значений коэффициентов выражения для напряжений наисполнительных органах фаз принимают . видьо, (д 1- ьо,.(2 од о,+ л о,)= ьо,- о) о,)=зид-ги о +Ло,газо- оо,Ф) Вых(Ц "6-"С"дЪ)=,-О . ЧНа фиг. 2 приведена принципиальнаяэлектрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа определения поврежденной фазы.Устройство для определения поврежденной фазы содержит делители напряже ния собственной (поврежденной) фазы 1, отстающей фазы 2 (например, реэисторные, 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 на-пряжений соответственно опережающей, собственной и отстающей фаз сети, а, также напряжения нулевой последователь ности, усилитель 8 постоянного тока с исполнительным органом на выходе. Данные элементы образуются определитель 9 фазы А, аналогично определители 10 и 11 для фаз В и С.Устройство работает следующим образом.5 06В нормальном режиме на входы выпрямителей 5 и 6 соответственно соб-. ственной и отстающей фаз, а также на вход выпрямителя 7 напряжения нулевой последовательности через делители с коэффициентами 2; 1; УЗ подаются на. пряжения, которые после выпрямления складываются между собой. На вход выпрямителя опережающей фазы пода ется свое напряжение с коэффициентом 3, которое после выпрямпения 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 напряжений фаз А(12), В(13) и напряжения нулевой последовательности, взятых в. соответствующем, соотношении. Эта разность равна нулю, т.е. Ох (А) О.Для блоков 10 и 1 1 соответственно фаз 13 и 14 на исполнительные органы поступают также аналогичные разницы, равные нулю, т.е. Обыхб)= ОрОВь 1 хС 0При однофазном замыкании па землю (например, фазы А) нарушается симметрия фазных напряжений сети и на уси-, литель 8 постоянного тока поступает напряжение опережающей фазы, по величине большее, чем сумма напряжений с выходов выпрямителей 5-7. Тогда на испол, нительный орган поступает положитель,ная разница напряжений, по уровню достаточная для его срабатывания.На исполнительные органы двух других фаэ (в блоках 10 и 11 на фиг. 2) поступают отрицательные разницы, посколь ку"всод сдов 20 Способ определения поврежденной фазыв электрической сети с изолированнойнейтралью, основанный на измерении абсолютных величин фазных напряжений, вы 25 читании двух электрических величин другиэ друга, одной из которых являетсянапряженне опережающей фазы, а другойнапряжение собственной фазы, сравнениис эталонной величиной полученной разЗр ности напряжений, при превышении кото-рой определяют поврежденную фазу, о т -д и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности, дополнительно измеряют напряжение нулевой последовательности, а в состав вычитаемойвеличины входят также напряжение отстакяцей фазы и напряжение нулевбй последовательности, при этом напряженияопережающей, собственной, отстающейфаз и нулевой последовательности берутсоответственно в соотношении равном3:2:1: УЗ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизем 1. Авторское свидетельство СССРМ 335763, кл. Н 02 Н 3/16, 1970.2. Авторское свидетельство СССРцо заявке М 2733799/24-07,кл. Н 02 Н 3/16 1979. При этом исполнительные органы на этих фазах не срабатывают.Чувствительность устройства согласно предлагаемому способу определения поврежденной фазы сети, по уровню несрабатывания на последующей (здоровой) фазе выше (точка 0,1 на.векторной диаграмме фиг, 1), чем по известному способу точка О, на фиг. 1),1 4554 6Таким образом, становится воэмож"ным определять поврежденную фазу призамыканиях на землю через значительнобольшие сопротивления (при емкости фаз ю относительно земли 1 мкф) до 25 кОьЬПоскольку чувствительность и связанное с ней быстродействие являются основными параметрами безопасности, то применение предлагаемого способа опреде пения поврежденной фазы, обладающегоповышенной чувствительностью, в аппара туре защиты от поражения электрическимтоком с автоматическим замыканием наземлю поврежденной фазы существенно 15 повышает уровень безопасности обслуживания электрических сетей. формула из обре те нияггб ВНИИ Тираж Заказ 76 7 Подписное