Электрическая сеть с устройством для компенсации полного тока замыкания на землю

 

О П И С А Н И Е нщ 576637

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Саеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.05.75 (21) 2132869/07 (51) Ч Кч Н 02Н 1/02

Н 02J 3/00 с присоединением заявки М

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.77. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания Об.10.77 (53) УДК 621.316.935.3 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Н. Ларионов

Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ С УСТРОЙСТВОМ

ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОЛНОГО ТОКА

ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к электротехнике— к трехфазным сетям переменного тока с устройствами для компенсации тока замыкания на землю, в частности к распределительным сетям, имеющим активную составляющую тока замыкания на землю, равную или большую емкостной составляющей, и может быть использовано в распределительных сетях до

1000 В, например на текстильных предприятиях. 10

Известны электрические сети, в которых предусматривается дроссель, подключаемый к фазам сети через звезду из трех конденсаторов (1). При замыканиях на землю в этих сетях ток, проходящий через дроссель и место 15 замыкания, направлен встречно току, проходящему через емкости фаз и место замыкания, вследствие чего ток замыкания уменьшается. Эти сети неспособны обеспечивать компенсацию в случае, если емкостная составля- 2О ющая тока замыкания на землю соизмерима с активной составляющей, например, в распределительных сетях напряжением 500 В на текстильных предприятиях. В этих дросселях не только не компенсируется активная составля- 25 ющая тока замыкания, но она даже увеличивается из-за потерь в меди и стали дросселя.

1-1ескомпенсированная активная составляющая тока замыкания на землю при длительном протекании, определяемом временем поиска ме- 30 ста замыкания, может вызвать значительный нагрев переходного сопротивления в месте замыкания и воспламенение изоляции. Поэтому в этих сетях компенсацию одной емкостной составляющей еще нельзя считать эффективным способом уменьшения пожароопасности электрооборудования.

Извсстна электрическая сеть с устройством для компенсации полного тока замыкания на землю, напболсс близкая к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, содержащая регулируемый дроссель, регулируемый конденсатор, подключенный и фазам сети чсрсз параллельно соединенные контакты реле для выбора поврехкденной фазы, причем контакт каждого рслс, выявляющего повреждение одной из фаз, подключен к отстающей фазе сети (2). В указанных цепях подключение на время замыкания конденсатора вызывает токи замыкания, находящиеся в противофазе с некомпенсированными активными токами. Компенсация «ie емкостной составляющей тока замыкания осуществляется путем подключе|п1я дро.-селя к нейтральной точке силового трансформатора. Однако вследствие невысокой точности компенсации тока замыкания на землю через место замыкания протекают довольно большие некомпенснрованные токи.

5766М

Целью изобретения является повышение точности коменсации в сетях, где активная составляющая тока замыкания це меньше емкостной составляющей. В предлагаемой сети это достигается тем, что в ней регулируемый дроссель подключен к фазам сети через дополнительно введенные параллельно соединенные контакты реле для выбора повреждений фазы, причем контакт каждого реле, выявляющего повре>кдение одной фазы, подключен к опере>кающей фазе сети.

На фиг. 1 изобра>кена векторная диаграмма, поясняющая процесс компенсации полного тока замыкания на землю; на фиг. 2— принципиальная электрическая схема сети с устройством для компенсации полного тока замыкания на землю.

На векторной диаграмме припяты следуюгцие обозначения:

U>» Ua, Uc — векторы фазных напряжений относительно земли сети, не имеющей замыкания на землю;

Up, U(, — векторы напря>кений неповрежденных фаз B и С относительно земли прн замыкании фазы Л на землю;

U Ä -- вектор напряжения нейтрали относительно земли;

1; -- вектор полного тока замыкания фазы

А на землю; („, > !(— вектор составляющих полного тока замыкания через регулируемый конденсатор и регулируемый дросссль соответственно в предлагаемой сети;

У„, 1;, — векторы составляющих полного тока замыкания через конденсатор и дроссель, устанавливаемый в нейтрали трансформатора соответственно в известной сети; а — угол между вектором папря>кения нейтрали относительно земли и вектором полного тока замыкания на землю.

Векторная диаграмма построена с учетом того, что активная составляющая тока замыкания не меньше емкостной, т. е. угол а не больше 45 . Из векторной диаграммы видно, что в известной электрической сети подключенный к отстающей от поврежденной фазе В конденсатор компенсирует составляющую 1„ полного тока замыкания I„a дроссель, подключенный к нейтрали силового трансформатора, — составляющую I, ; в предлагаемой электрической сети подключенный к опере>кающей фазе В регулируемый конденсатор составляющую полного тока замыкания, а подключенный к отстающей фазе С регулируемый дроссель — составляющую 1;,.

Электрическая сеть с устройством для компенсации полного тока замыкания на землю состоит из реле 1, 2 и 3 напряжения, включенных по схеме на напряжении фаз относительно земли, общая точка которых сосдинена с выводом катушки реле 4 тока, включенного по схеме на напряжении нулевой последовательности и имеющего заземленный вто5

65 рой вывод своей 1 атушки. Через размыкаю- щие контакты 5 и 6 реле 1, размыкающие контакты 7 и 8 реле 2, размыкающие контакты 9 и 10 реле 3 и замыкающие контакты 11 реле

4 к сети подключены одними выводами регулируемый конденсатор 12 и регулируемый дроссель 13, другие выводы которых заземлены. Замыкающие контакты 11 реле 4 включены в каждую фазу сети, а размыкающие контакты 5, 6, 7, 8, 9 и 10 реле 1, 2 и 3 включены по схеме, обеспечивающей в случае замыкапия на землю какой-либо из фаз, подключение регулируемого конденсатора 12 в следующую за поврежденной фазой, а регулируемого дросселя!3 — в предшествующую поврежденной фазу.

Реле 1, 2 и 3 подбираются с внутренними сопротивлениями, которые намного больше, чем сопротивление реле 4, поэтому реле 1, 2 и 3 оказываются включенными на фазные напряжения U,p сети, а ток, протекающий через реле 4, пропорционален напря>кению нулевой последовательности Up.

Для определения повре кденной фазы в предлагаемом устройстве используется свойство напряжения поврежденной фазы уменьшаться от фазного напряжения U,t, до нуля, напряжения неповрежденных фаз относительно земли --- увеличиваться от фазного Uy до линейного напря>кения К, сети, а напряжения нулевой последовательности — увеличиваться от нуля до фазного напряжения 04, сети. Для исключения ложных срабатываний в случае неснмметрии фаз напряжения срабатывания реле 1, 2 и 3 подбирают равными приблизительно половине фазного напряжения Уф сети, а ток срабатывания реле 4 подбирают равным примерно половине максимального тока через это реле, когда напряжение нулевой последовательности Up равно фазному напряжению Уф сети.

При подключении устройства к сети, не имеющей замыкания на землю, напряжения на реле 1, 2 и 3 равны фазным, и реле 1, 2 и 3 срабатывают, размыкая свои нормально открытые контакты 5, 6, 7, 8, 9 и 10. Ток через реле 4, пропорциональный напряжению нулевой последовательности, которое в данном случае равно нулю, оказывается недостаточным для срабатывания реле, и его контакты

11 остаются разомкнутыми. Так как разомкнуты контакты 11, исключается короткозамкнутое подключение контактов 5, 6, 7, 8, 9 и 10 к фазным проводам сети. При замыкании на землю, например фазы Л, напряжение поврежденной фазы уменьшается до нуля, и реле 1 замыкает свой нормально закрытый контакт

5 в цепи регулируемого дросселя 13 и контакт 6 — в цепи регулируемого конденсатора 12. Другие нормально закрытые контакты

7, 8, 9 и 10 остаются разомкнутыми, так как напряжение на реле 2 и 3, установленных в неповрежденных фазах, увеличивается. Напряжение нулевой последовательности возрастает до фазного напряжения сети, и реле 4 сра576633 о батывает, замыкая свои контакты 11 и подключая конденсатор 12 и дроссель 13 к соответствующим фазам сети. При исчезновении замыкания напряжение поврежденной фазы возрастает до фазного напряжения сети и реле 1 срабатывает, размыкая свои контакты 5 и 6. Отключение регулируемого конденсатора

12 и регулируемого дросселя 13 происходит также благодаря тому, что напряжение нулевой последовательности уменьшается и реле 4 размыкает свои контакты 11.

Из фиг. 1 видно, что ток I> в дросселе известной электрической сети в 1,73 раза (в УЗ раз) больше, чем ток 1д в регулируемом дросселе предлагаемой сети, а ток I„ в конденсаторе известной сети более чем в 2 раза превышает ток в регулируемом конденсаторе предлагаемой электрической сети.

Следовательно, в предлагаемой электрической сети возможна более точная компенсация тока замыкания, чем в известной электрической сети, вследствие существенного уменьшения токов, проходящих через дополнительно подключаемые реактивные регулируемые элементы. Кроме того, в предлагаемой электрической сети регулируемый дроссель имеет меньшие размеры, так как в 1,73 раза уменьшен проходящий через него ток.

Наличие регулируемого дросселя, подключаемого к опережающей по сравнению с поврежденной фазой сети, повышает электробезопасность персонала и уменьшает пожароопасность электрооборудования при коротких замыканиях на землю в результате более точной компенсации тока замыкания.

Формула изобретения

Электрическая сеть с устройством для компенсации полного тока замыкания на землю, содержащим регулируемый дроссель, регулируемый конденсатор, подключенный к фазам сети через параллельно соединенные контакты реле для выбора поврежденной фазы, причем контакт каждого реле, выявляющего по15 вреждение одной из фаз, подключен к отстающей фазе сети, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности компенсации в сетях, где активная составляющая тока замыкания не меньше емкостной составляющей, ре20 гулируемый дроссель подключен к фазам сети через дополнительно введенные параллельно соединенные контакты реле для выбора по. врежденной фазы, причем контакт каждого реле, выявляющего повреждение одной из фаз, 25 подключен к опережающей фазе сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Светличный П. Л. Взрывобезопасная anзО паратура управления. «Госгортехиздат», 1963.

2. Лвторское свидетельство № 412651, кл. Н 02Н 3/16, 1974.

576637 си

Puz. j

Puz, 2

Корректор Л. Брахиина

Редактор Л. Тюрина

Заказ 2288/4 Изд. № 826 Тираж 917 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова. 2

Составитель К. Фотииа

Техред И. Михайлова с