Способ шунтирования места однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ттт 792430 (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22).Заявлено 270677 (21) 2499941/24-07 с присоединением заявки ¹ 2500011/24-07 (23) Приоритет

Опубликовано 30.1280. Бюллетень М9 48

Дата опубликования описания 30. 12 ° 80 (51) М, Кл.3

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 316. .925(088.8) (72) Авторы изобретения

В.О.)жидков и И.Н.Ильин

Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (71) 3 а яв и тель (54) СПОСОБ ШУНТИРОВАНИЯ HECT% ОДНОФАЗНОГО

ЗАИНКАНИЯ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1 2

Изобретение относится к области защиты электрических сетей от аварийных и ненормальных режимов работы, а именно к защите от однофазных замыканий на земттю, и может быть использовано в трехфазной электрической сети, работающей с изолированной нейтралью.

Известны способ и устройство шунтирования места однофазного замыкания, осуществляющие искусственное соединение поврежденной фазы с землей во второй точке сети, например, на подстанции (11.

Основным недостатком этого предложения является низкая эффективность его при замыкании в кабельных линиях, где однофазные замыкания происходят не вследствие перекрытия изоляции, а при ее повре>хдении (пробое). Последнее приводит к тому, что при восстановлении нормального напряжения на фазе происходит повторный пробой изоляции в месте первоначального повреждения.

Известны также способ шунтирования и устройство для его осуществления, выполненное в виде трех ,шунтирующих выключателей с пофазным управлением, наглухо замыкающих поврежденную фазу на земпю 12) .

Существо данного предложения заключается в снижении напряжения, остающегося на замкнувшейся на землю фазе, до значения, меньшего восстанавливающейся электрической прочности изоляции или допустимого по условиях электробезопасноети в слу10 чае прикосновения человека к фазе электрической сети.

Недостатком указанных способа и устройства является то, что устройство не позволяет устранить воз15 действие на место однофазного замыкания напряжения, обусловленного потерей напряжения от токов нагрузки на участке линии от точки установки шунтирующих выключателей до

20 точки однофаэного замыкания. Это напряжение затрудняет гашение дуги в месте однофазного зантткания и обуславливает протекание через место замыкания фазы на землю части

25 тока нагрузки, поэтому целесообразная область применения указанного предложения ограничивается короткими или ненагруженными линиями. Однако устройство оказывается неэффекЩ тивным при применении и на этих ли792430

35 ниях в случаях замыканий фазы на землю, вызванных не пробоями естественно состарившейся изоляции, а механическими повреждениями ее, например раздавливание кабеля.

Целью изобретения является исключение воздействия на место однофаз5 ного замыкания напряжения, обусловленного потерей напряжения от токов нагрузки на участке линии от места шунтирования до места замыкания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, основанном на определении замкнувшейся на землю фазы и снижении напряжения на замкнувшейся на землю фазе до значения, меньшего восстана- 15 вливающейся электрической прочности изоляции фазы в месте повреждения сети, дополнительно измеряют модуль и аргумент вектора падения напряжения от тока нагрузки на участке се- 70 ти от места шунтирования до места повреждения и вводят в сеть ток, вектор напряжения которого совпадает по модулю и аргументу с указанным вектором, а в известное устройство, содержащее шунтирующие выключатели, включенные между фазами сети и землей, управляющие входы которых соединены с выходом определителя поврежденной фазы, и анализатор тока, включенный в цепь шунтирующего выключателя, введены вспомогательные цепи, подключенные к фазам сети через переключатели анализатора тока, включенные в цепи шунтирования выключателей, причем параллельно указанным переключателям присоединены вновь введенные регулируемые резисторы, а упомянутые цепи выполнены в виде последовательно соединенных регулируемых резисторов и 4р регулируемых катушек индуктивностей, другие выводы которых объединены в общую точку.

Такое техническое решение позволяет выровнять потенциалы относительно земли в точке шунтирования и в месте однофаэного замыкания, а следовательно, снизить до значений, близких к нулю разности потенциалов ,между этими точками.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для шунтирования места однофазного замыкания; на фиг. 2 — векторная диаграмма токов и напряжений, иллюстрирующая выравнивание потенциалов в точке шун- 55 тирования и в месте однофазного замыкания.

Устройство подключается к шинам подстанции и содержит контакты шунтирующих выключателей 1 (на каждую ф()

Фазу), приводимые в действие раздельно от определителя 2 поврежденной фазы.

Кроме того, устройство снабжено вспомогательными цепями, образующи- у5 ми симметричную трехфазную нагрузку.

Каждая вспомогательная цепь содержит последовательно соединенные регулируемые активный резистор 3 и катушку 4 индуктивности. Цепи подключаются к фазам с помощью переключателей 5 анализатора б тока замыкания, имеющих общий привод. Указанные переключатели зашунтированы регулируемыми активными резисторами

7, которые включены последовательно с шунтирующими выключателями 1.

При появлении замыкания на землю на одной из фаэ сети, например, в точке К на выходе определителя 2 поврежденной фазы появляется командный сигнал на срабатывание того шунтирующего выключателя, который подключен к фазе, на которой произошло замыкание на землю. Контакт этого выключателя замыкается, в результате чего поврежденная, фаза оказывается искусственно замкнутой на землю во второй точке сети (точка О) по следующей цепи: фаза — точка О

1 контакт переключателя 5 — точка О шунтирующий выключатель 1 — земля.

Это приводит к тому, что потенциал фазы относительно земли снижается до значения, близкого к нулю, и дуга в месте замыкания гаснет, а электрическая прочность изоляции кабеля восстанавливается до определенного значения, исключающего в месте пробоя гальваническую связь фазы с землей. При этом весь емкостной ток замыкания на землю протекает через контакты переключателя 5 и шунтирующего выключателя 1. Если при этом оказывается, что между точкой О, в которой осуществлено шунтирование, и точкой К, в которой произошло замыкание на землю, имеется разность потенциалов (Чо- 4 ), обусловленная

О т потерей напряжения в линии от токов нагрузки (Ь0 >) и превышающая восстановившуюся электрическую прочность изоляции в месте замыкания, то по цепи фаза — контакт переключателя 5 — контакт выключателя 1 земля — точка К - фаза протекает часть тока нагрузки. Этот ток выделяется анализатором б тока, на выходе которого появляется командный сигнал на срабатывание переключателя 5. Последний переключает свои контакты и подключает к фазам сети последовательно с резистором

7 вспомогательные цепи с регулируемыми активными 3 и индуктивными

4 элементами. Этим достигается искусственный перенос точки о шунтирования непосредственно с поврежденной фазы в точку О после регулируемого резистора 7.. Последнее приводит к тому, что к точке шунтирования. прикладывается и Uq, являющееся результатом геометрического сложения падений напряжений A U =

792430

3< R на активном резисторе 7 от протекания через него емкостного тока замыкания на эемпю (3 ), и ау = р от вспомогательного тока (3g) сформированного симметричной трехфазной нагрузкой на вспомогательных цепях с элементами 3 и 4.

° Вектор падения напряжения 4

Ьц +д0 на элементе 7 вследствие автоматического или ручного подбора параметров регулируемых элементов

7, 3 и 4 совпадает по модулю и аргументу с вектором потери напряжения Ь U =Jg Z4 от токов нагрузки на участке линии от точки шунтирования до точки замыкания фазы на землю.

Таким образом, осуществляется выравнивание потенциалов между этими точками и как следствие этого протекание тока нагрузки через место замыкания прекращается.

Предложенное устройство для шунтирования места однофазного замыкания было испытано в лабораторных условиях в ВостНИИ и в промышленных условиях на угольных разрезах объединения "Кемеровоуголь". Результаты испытания подтвердили эффективность и надежность работы устройства. По этим данным разработано техэадание на изготовление промышленных образцов. Устройство позволяет повысить электропожаробезопасность распределительных электрических сетей, питающих потребителей первой категории, для которых мгновенное отключение при появлении однофазного замыкания на землю не всегда экономически оправдано, а также сетей, которые по правилам безопасности могут до двух часов работать без отключения с заземлившейся фазой.

Формула изобретения.

1. Способ шунтирования места однофазного замыкания в сети с изоли5

3S рованной нейтралью, основанный на определении замкнувшейся на землю фазы и снижении напряжения на замкнувшейся на землю фазе до значения, меньшего восстанавливающейся электрической прочности изоляций фазы в месте повреждения сети, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью исключения воздействия на место однофазного замыкания напряжения, обусловленного током нагрузки на участке от места шунтирования до места замыкания, дополнительно измеряют модуль и аргумент вектора падения напряжения от тока нагрузки на участке сети от места шунтирования до места повреждения и вводят в сеть ток, вектор напряжения которого совпадает по модулю и аргументу с указанным вектором.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее шунтирующие выключатели, включенные между фазами сети и землей, управляющие входы которых соединены с выходом определителя поврежденной фазы, и анализатор тока, включенный в цепь шунтирующего выключателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. в него введены вспомогательные цепи, подключенные к фазам сети через переключатели анализатора тока, включенные в цепи шунтирующих выключателей, причем параллельно указанным переключателям присоединены вновь регулируемые резисторы, а упомянутые цепи выполнены в виде последовательно соединенных регулируемых резисторов и регулируемых катушек индуктивностей, другие выводы которых объединены в общую точку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ПНР 9 63951, кл. 21 с 72, 1968.

2. Журнал "Безопасность труда в промышленности", Р 5, 1973, с. 3537.

792430

Фиг. Я

Составитель Л. Василькова

Редактор Т.Горячева Техред М. Табакович

Корректор Л.Иван

Подписное филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9592 57 Тираж 783

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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