Устройство для определения места повреждения в воздушной электрической цепи

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение ТОЧНОСТИ-. Первые выводы разделительных конденсаторов 4 подключены к одной из фаз электрической сети. Вторые выводы объединены. Выход блока 2 питания соединен с первым входом высокочастотного генератора (ВГ) 1. Первый, второй и третий выходы блока 2 питания подключены к фазам электрической сети. Вторые выводы разделительных конденсаторов 4 соединены с первым выводом высокочастотной катушки 5 индуктивности, второй вывод которой соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора (Т) 6. Второй вывод Т 6 соединен с заземляющим проводом. Первый и второй входы избирательного усилителя 7 подключены к выводам вторичной обмотки Т 6. Выкод избирательного усилителя 7 соединен с входом вьшрямителя 8, выход которого соединен с запускающим входом ВГ 1. Выходы БГ 1 соединены с выводами третьей обмотки Т 6. Выход блока 2 питания соединен с третьим входом г Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) ® (l(I

О А цП.1. С 01 R 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ,) Фиг. 1 (21) 3728420/24-21 (22) 20.04,84 .(46) 15.01.86. Бюл. К - 2 (71) Рудненский индустриальный институт (72) З.Д.Лернер (53) 621.317.333.4(088.8) (56) Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях.

M.: Энергоиздат, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 139007, кл. G 01 R 31/08, 1960. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В ВОЗДУШНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности. Первые выводы разделительных конденсаторов 4 подключены к одной из фаз электрической сети.

Вторые выводы объединены. Выход блока 2 питания соединен с первым входом высокочастотного генератора (ВГ) 1. Первый, второй и третий выходы блока 2 питания подключены к фазам электрической сети. Вторые выводы разделительных конденсаторов

4 соединены с первым выводом высокочастотной катушки 5 индуктивности, второй вывод которой соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора (Т) 6. Второй вывод

Т 6 соединен с заземляющим проводом.

Первый и второй входы избирательного усилителя 7 подключены к выводам вторичной обмотки Т 6. Выход избирательного усилителя 7 соединен с входом выпрямителя 8> выход KQTQpoI о соединен с запускающим входом ВГ 1.

Выходы ВГ I соединены с выводами третьей обмотки Т 6. Выход блока 2 питания соединен с третьим входом избирательного усилителя 7 и через герконовое реле 9 с третьим входом

ВГ 1. Обмотка герконового реле 9

1205080 находится в цепи питания автогенератора, входящего в состав ВГ 1. I

1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения места повреждения (ОМП) в воздушных электрических сетях с изолированной нейтралью. с деревянными опорами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем использования его не только при авариях типа замыкания (однофазных, многофазных), но и типа обрыва, а также повышение точности путем установки датчиков аварии на всех опорах и использования изоляторов линейных проводов в качестве конденсаторов присоеди- нения.

la фиг. 1 представлена схема датчика аварии; на фиг. 2 — схема нулевого волнового канала три провода — земля, по которому распространяются высокочастотные сигналы.

Устройство содержит датчик аварий, состоящий из высокочастотного генератора 1, блока 2 питания, элемента 3 присоединения (изоляторы линейных проводов), подключенного к фазам электрической сети, разделительные конденсаторы 4, каждый . из первых выводов которых подключен к одной из фаз электрической сети, а вторые выводы объединены, выход блока 2 .питания соединен с первым входом высокочастотного генератора 1, высокочастотные катушка

5 индуктивности и трансформатор 6 напряжения, избирательный усилитель

7, выпрямитель 8, герконовое реле

9. Первый, второй и третий выходы блока 2 питания подключены к фазам электрической сети. Вторые выводы разделительных конденсаторов 4 соединены с первым выводом высокочастотной 5 катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым выводом первичной обмотки (у,) трансформатора 6, второй вывод которой соединен с заземляющим право» дом. Первый и второй входы избир@=. тельного усилителя 7 подключены х выводам первой вторичной обмотки (ы ) трансформатора 6 один непосредственно, другой через контакт герконового реле Р, а выход — к входу выпрямителя 8, выход которого соединен с запускающим входом высокочастотного 1 генератора. Выходы генератора 1 соединены с выводами второй вторичной обмотки (u>) трансформатора 6, Выход блока 2 питания соединен с третьим входом избирательного усилителя 7 и через герконовое реле 9 с третьим входом высокочастотного генератора 1, к крюку 10 прикрепляют заземляющий провод (ЗП). Обмотка герконавого реле 9 находится в цепи питания автогенератора, входящего в состав высокочастотного генератора 1.

В момент аварии в месте повреждения линии возникают несимметричные в -общем случае напряжения Бд, U с широким частотным спектром.

Через емкости изоляторов на схему

-датчика аварии воздействуют толька высокочастотные симметричные составляющие нулевой последовательности

U (фиг. 2), и емкость разделительных конденсаторов 4 (С) выбрана намного больше емкости изоляторов

3 (C„) С >> C„ С учетом этих двух обстоятельств можно утверждать, что для напряжения U емкости изоляторов оказываются включенными параллельно.

Последовательный резонансный контур, образуемый изоляторами, катушкой 5 с индуктивностью L и первичной обмоткой высокочастотного трансформатора 6 (Ж,) с индуктивностью имеет резонансную частоту

1205080

1!22 (L + L,j 3 С, (1)

Этой частоте соответствует длина волны

9 C/f где С вЂ” скорость света в воздухе.

Частоту приемных контуров выбирают одинаковой для всех датчиков аварий и такой, чтобы выполнялось равенство (2) (3) 1 = (2п+ 1) %/4, где 1 — длина пролета между опорами (длина участка), и — любое целое число (фиг. 2).

Целесообразно п выбирать таким, чтобы резонансная частота была порядка 1 МГц. При емкости изолятора порядка десяти пикофарад это наиболее подходящая резонансная частота для последовательного контура.

При более низких частотах сказывается нежелательное влияние межвитковых емкостей катушки 5 и.первичной обмотки (41,) трансформатора 6.

Более высокие частоты нежелательтора, каким является отрезок линии между двумя ближайшими опорами. !

В момент аварии в пролете на входах избирательных усилителей датчиков аварии, находящихся на концах данного пролета, возникают высокочастотные сигналы частоты

f . Усиленные и выпрямленные сигнаP лы поступают на запускающие входы генераторов ° Генераторы включаются, и их сигналы появляются на обмотках (M<) высокочастотных трансформаторов. Последовательные контуры датчины вследствие увеличения затухания линии и уменьшения длины волны 1( которая должна быть намного больше расстояний между проводами линии.

При выполнении условия (3) участки нулевого волнового канала (фиг.2) оказываются развязанными друг относительно друга по высокой частоте, на которую настроены входные резонансные контуры датчиков аварии °

Это значит, что если авария произошла в пролете между k-ой и (k +

+ 1)-ой опорами (фиг. 2), то высокочастотный сигнал появится в контурах датчиков, расположенных íà k — ой и (k + 1)-ой опорах. Сигналы в кон турах остальных датчиков будут гораздо слабее, что объясняется свойством четвертьволнового трансформаков аварии, образованные высокочастотными катушками 5 и емкостями изоляторов 3, настроены на частоты своих генераторов, которые выше частоты f и отличаются друг Зт друга

f, = 1!2"»"Г3 Сц ) f (4)

В результате сигнал генератора с обмотки ((.)() трансформатора 6, не ослабляясь, попадает в линию.

Блок 2 питания представляет собой мостовой трехфазный выпрямитель (схема Ларионова), к выходу которого подключены накопительный электролитический конденсатор большой емкости и стабилитрон (для ограничения величины напряжения).

Особенностью данной схемы является малый прямой ток через диоды во время заряда накопительного конденсатора (при подключении датчика к линии заряд длится в течение нескольких минут, после чего конденсатор держит. напряжение до аварии) вследствие большого емкостного сопротивления изоляторов на частоте

50 Гц. Поэтому диоды следует выбирать с малым обратным током, например диоды 2Д102А с обратным током

О, 1 мкА.

Изоляторы 3 образуют емкостный делитель с разделительными конденсаторами 4, Следовательно, линейное напряжение на входе блока 2 питания оказывается в С/С раз мень0 ше, чем в ЛЭП.

Избирательный усилитель 7 и генератор 1 не потребляют тока от блока питания при отсутствии сиг4О нала на его входе.

При включении генератора 1 срабатывает герконовое реле 9, размыкая входную цепь усилителя 7. Это необходимо для предотвращения от4 соса энергии генератора в обмотку трансформатора (сд ). ()(2 (5) где С „ — емкость накопительного конденсатора;

Высокочастотный генератор 1 работает кратковременно до тех пор, 50 пока не израсходуется энергия накопительного конденсатора блока 2 питания .Энергия сигнала генератора 1

5 1205080

U — напряжение питания генераПнт тора;

КПД генератора.

Если, например, С „ = 2000 мкФ, UïèT = 50 В g = 507, то W — 1,25 Дж.

Пусть сопротивление генератора 1 по постоянному току R „ = 100 Ом.

Тогда постоянная времени цепи разряда накопительного конденсатора Г= RC„= 02 с °

В течение времени 33 средняя мощность сигнала генератора равна 2 Вт °

Схема, показанная на фиг. 1, соответствует электрической сети с изолированной нейтралью и заземляющим проводом, например карьерной распределительной сети 6 кВ. При отсутствии заземляющего провода

"земляной" конец обмотки (и,) трансформатора 6 соединяется непосредственно с землей.

Если расстояния между опорами не везде одинаковы и условие (3) не везде выполняется, то развязка между некоторыми участками нулевого волнового канала (фиг. 2) ухудшается.

Тогда при аварии возможно срабатывание не двух датчиков аварии, а большего количества.

Если разделительные конденсаторы

4 — высоковольтные и способны выдержать линейное напряжение, пробой одного из изоляторов 3 для схемы датчика аварии неопасен, так как элементы 6-10 схемы гальванически не связаны с землей.

1. Устройство для определения мес— та повреждения в воздушной электрической сети, содержащее датчик ава5 рии, состоящий из высокочастотного генератора, блок питания, элемента присоединения, подключенного к фазам электрической сети, разделенные конденсаторы, каждый из первых выводов которых подключен к одной из фаз электрической сети, а вторые выводы объедичены, выход блока питания соецинен с .первым входом высокочастотного генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него введены высокочастотные катушки индуктивности и трансформатор напряжения, избирательный усилитель, выпрямитель, герконовое реле, первый, второй и третий выходы блока питания подключены к фазам электрической сети, вторые выводы раздели тельных конденсаторов соединены с первым выводом высокочастотной катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора напряжения, второй вывод первичной обмотки трансформатора напряжения соединен с заземляющим проводом, первый и второй входы избирательноПробой изолятора вызовет срабатывание трех датчиков аварии: датчика yg на поврежденной опоре и датчиков на двух ближайщих опорах. Использование изоляторов в качестве конденсаторов присоединения не снижает надежности электроснабжения. 45

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет оперативнее определять место повреждения не только при авариях типа замыкания (однофаз- 50 ных, многофазных), но и типа обрыва, особенно в разветвленных распределительных сетях.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

ro усилителя подключены один непосредственно, другой через контакт герконового реле к выводам первой вторичной обмотки трансформатора напряжения, а выход избирательного усилителя соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с запускающим входом высокочастотного генератора, выходы высокочастотного генератора соединены с выводами второй вторичной обмотки трансформатора напряжения, выход блока питания соединен с третьим входом избирательного усилителя и через герконовое реле с третьим входом высокочастотного генератора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве элемента присоединения использованы изоляторы линейных проводов.

1205080 к+г

К+1

К-1

Фиг, 2

Заказ 8524/48 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е.Кущ

Редактор А.Лежнина Техред Л.Микеш Корректор М.Демчик