Датчик параметров нулевой последовательности

 

ИСАНИЕ<„,9

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22)Заявлено 08.05.81 (21) 3284413/24 07 с присоединением заявки М (23) Приоритет.(5I)N. Кл.

G 01 R 19/28

Н 02 Н 3/16

3Ьеударотвеный камнтет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 18. 11.82. (Щ УЙК 621..316.925 . (Ъ88.3) (72) Авторы изобретения

P.Ø. Сагутдинов, И.Г. Беляков и Л.Д. Суров

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров сельскохозяйственного производства им, В.П. Горячкина (7!) Заявитель (54) ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ НУЛЕВОЛ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для селективной сигнализации о замыкании на землю в электрических сетях 6-35 кВ, работающих -с изолиро: ванной нейтралью.

Известен датчик параметров нуле вой последовательности, содержащий фильтр токов нулевой последовательности на накладных датчиках тока и фильтр напряжения нулевой последо" вательности (1 J.

Недостатком известного устройства 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.

Однако получение параметра напряжения нулевой последовательности этим устройством не осуществляется.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей путем выявления сигнала по напряжению ну" левой последовательности.

Цель достигается тем, что в датчике параметров нулевой последовательности для. трехфазной сети, токопровода которой расположены через . 120о 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 120о на окружности, концентрической указанной, причем указанный

97428 (4)

ОО3 с313 14 (2)

Е25 объединенный экран и клемма "Земля" служат выходом датчика по напряжению нулевой последовательности.

На фиг. 1 показаны угловые соотношения между индукционными преоб" разователями тока, экранами и проводами воздушной линии электропередачи; на фиг. 2 - схема соединения датчика параметров нулевой последовательности и расположение индукцион-t0 ных преобразователей тока, размещенных в экранах.

Провода 1-3 воздушной линии электропередачи расположены через 120О на первой окружности, плоскость ко- 1S торой нормальна указанным проводом фиг. 1. Индукционные преобразователи

4-6 тока расположены, через 120О 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- 25 довательно.

Работа датчика параметров нулевой последовательности по току нулевой последовательности основана на принципе электромагнитной индукции. 30

По проводам 1-3 протекают рабочие токи нагрузки

=эМ 51ПМ

12 =Эм 51п(33 - 120 ) (1)

= "э м 5 1 и (ээээ + 1 2 0 )

Для каждого индукционного преобразователя тока значение проекции магнитной индукции от тока (1) на его ось определяется

COS ОЭ;к в=к:

У1

8 ционально ции Е = В.

При нормальном режиме работы электрической сети необходимо, чтобы сумма выходного сигнала на объединенном выходе индукционных преобразователей тока была равна нулю: Е4+ Е5+ Ee = 0 или

84+85+ 86 = 0 (3)

Учитывая (2) получим

В4+ 85+ 86— со5 Ы15 . со5 Ы26 . cos d l1 +г — - 3 3 +

e„„5 P. 26 34

cos Ы14 . со50 25 . со50 Э6

+ 3 — 3 3 —.+ Э )+

Е14 <25 Е 6

COS oL16 . СО5Ы24

+ Э вЂ” + г

81е 24

COS oL$5) <35

Так 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 условия

COS OL15 COS 026 Cos c(g4 где ток протекающий по про1 водам;

cosaL к - косинус угла между ортогональю линии, соединяющей провод j с индукционным преобразователем тока К и осью этого индукционного преобразова- 50 теля тока; расстояние между прово к дом j и индукционным преобразователем тока К (j принимает значения

1,2,3, а К - 4,5,6).

Значение ЭДС наведенной в индукцио«ном прес>бразователе тока пропорООБСЭ Э ООБСЭЭа со3 ОЭЭЭ

313 32а 333

Учитывая (5) преобразуем (4)и получим

COSOL14

Эа 33 36 = — Эа f3) 14

+ со5Ы15 (1+ 2+ Ь) +

15 (6) Э Э

СО 5 С1.133

Р16 1 2

При нормальном режиме работы элект-. рической сети имеем

1 2 3=0 учитывая это, получим 84 а B5 + В6 -- 0 с = —. и,(1) .й E е е

Формула изобретения

+ Датчик параметров нулевой последо50 вательности для трехфазной сети, токопроводы которой расположены через 120О 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 юS 9742

При появлении в электрической сети тока нулевой последовательности, например, в режиме замыкания на землю, 1.> + 12 +13 = 3 о

Следовательно, В4 + В + В = 330, т.е. такое конструктивное расположение индукционных преобразователей тока образует фильтр токов нулевой последовательности, 10

Металлические 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 E - диэлектрическая проницаемость

8 - расстояние между проводом ВЛ и экраном;

r - радиус металлического экрана;

h - -длина металлического экрана..

2S

При нормальном режиме работь> элект. рической сети, когда напряжения проводов воздушной линии электропередачи связаны между собой соотношениями

01+ 02+03 =

U„--U, -а2-U

30 2о 2 - 1Ю р5 а2 на каждом металлическом экране 7-9 наводится напряжение, определяемое выражением

Ua = К(С1-лн +а С2-ëíi+àC3 >«), 2 где С 1 ян; — емкость между проводом

1 и i-ым экраном;

С2 pн; — емкость между проводом

2 и i-ым экраном;

К - коэффициент взаимосвязи между напряжением и емкостью;

С3 дн, - емкость междУ пРоводом.3 и i-ым экраном.

Сумма напряжений трех металлических экранов 7-9 определяется

О.>+00+Ug = К((С1 q а С2 т+аС3 т)

+ (C„+В+ а2С2 0+ аС3 0) +

+ (С1 0 + а С2 g+ аС3-0)1 (д)

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 помецены индукционные преобразователи 4-6 тока.

88 6

Такое расположение металлических экранов позволяе т соблюда ть следующие условия -Ч= 2- = 3-Э е =е» =е =е =е =е

1-В 2-6 2-9 3-9 3 Т 1 3 или учитывая (7)

С c> = С2-т = С30

С1-6=С2 В=С20 =С5- =С3 — — С„ (9)

Вследствие того, что в правильном треугольнике биссектрисы делят противоположную сторону на две равные части и высоты опуценные из любого угла

Ф треугольника равны по величине.

U + Ug + U g = K ((C<> a C20t aC30 )+

+ (С> В+а С2 0+ aC3 „) +

+ (С, д+ а С 2- т+ a C 3-В ) (10)

Учитывая (9) выражение (10) можно записать

О + 00 + 00 —— K(C < (a а + 1) +

q C 0 (1 + а2+ а) + С „«5 (1+а2 +

+ а )j (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

120О получаем датчик параметров нулевой последовательности: токов нулевой последовательности и напряжений нулевой последовательности.

Ожидаемый технико-экономический эф" фект составляет около- 35 руб. на один комплекс. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают работоспособность и надежность устройства.

7 974288 8

4 ий с я тем что с целью расши- Источники информации, рения функциональных возможностей приняты инятые во внимание при экспертиза путем выявления сигнала по напряже" 1. Беляков И Г С ов ., агутдинов P.Ø., нию нулевои последовательности ука- Валюкон .И И П

l ис . . ункт секционирования занные экраны электрически соединены g для ВЛ- 10 кВ с телесигнализацией, между собой и расположены в плоскос- AflB и устройством обнаружения замыо ти, нормальной к указанным токопрово- кания на землю. Эксп е - фо кспресс-информация, дам, через 120 на окружности, кон- сер. "Строительство сельских электцентрической указанной, причем ука" росетей" И "И ф нформэнерго, И 1 занный объединенный экран и клемма 1О 1981 °

Ф

"Земля" сл

Земля" служат выходом датчика по 2. Авторское свидетельство СССР напряжению нулевой последовательнос- по заявке И 2770089/07, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

ВНИИПИ Заказ 8689/63

Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4 бг,2