УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИИ ПИТАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ И/ИЛИ ОБРЫВА НУЛЕВОГО ПРОВОДА
DEVICE FOR PROTECTING CONSUMERS FROM ASYMMETRY OF SUPPLY VOLTAGES AND/OR BREAKAGE OF THE ZERO-WIRE

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты потребителей от несимметрии питающих напряжений и (или) обрыва нулевого провода.
Известно изобретение устройство контроля непрерывности нулевых проводников в линиях 0,38 кВ [1], технической задачей которого является обеспечение контроля непрерывности нулевых проводников. Поставленная задача решается тем, что в устройство контроля непрерывности нулевых проводников в линиях 0,38 кВ, содержащее трехфазный силовой трансформатор, соединенный фазными проводами с однофазными и трехфазным потребителями, глухозаземленная нейтраль трансформатора соединена с нулевым защитным и нулевым рабочим проводниками, согласно изобретению введен однофазный двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого включена в рассечку нулевого рабочего проводника и соединена посредством резистора и кнопки с фазным проводом, а вторичная обмотка трансформатора соединена последовательно с реагирующим органом, воздействующим на сигнальный элемент, и включена в рассечку нулевого защитного проводника, выход которого соединяется с заземляющим устройством.
Недостатком рассмотренного аналога является необходимость прокладывания дополнительного провода, работоспособность устройства зависит от разности сопротивлений между нулевой точкой трансформатора и заземляющим устройством электрооборудования, которое может изменяться под воздействием внешних факторов, требуется вводить дополнительное сопротивление в нулевой провод в виде обмотки сигнального трансформатора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство защиты для счетчиков электрической энергии и потребителей от несимметрии питающих напряжений [2], содержащее трехфазный автоматический выключатель с исполнительным органом, который соединен с усилителем, к лини электропередачи подключена смешанная трехфазная нагрузка, при этом три фазных провода проходят через трехфазный автоматический выключатель и с нулевым проводником заходят в окно магнитопровода трансформатора тока нулевой последовательности, вторичная обмотка которого связанна через упомянутый усилитель с исполнительным органом, а выходящие провода из окна магнитопровода трансформатора тока нулевой последовательности соединены с трехфазным счетчиком электроэнергии, после которого подключаются к линии электропередачи с ответвлениями смешанные трехфазные нагрузки, причем в конце каждого трехфазного ответвления линии к фазным проводам подключаются фильтры напряжения нулевой последовательности, соединенные своими нулевыми точками через пороговые элементы с дополнительно введенными заземляющими устройствами.
Недостатком представленного прототипа является снижение точности выявления несимметричных режимов работы электрической сети с увеличением протяженности линии, невозможность регулирования порога срабатывания на величину несимметрии без вмешательства в электрическую схему.
Технической задачей изобретения является защита потребителей электрической энергии от несимметрии питающих напряжений и (или) обрыва нулевого провода.
Технический результат достигается тем, что устройство защиты потребителей электрической энергии от несимметрии питающих напряжений и (или) обрыва нулевого провода, содержащее четырехпроводную линию электропередач, смешанную трехфазную нагрузку и трехфазный автоматический выключатель, в начале четырех проводной линии включен трехфазный автоматический выключатель, к выходам которого подключен воспринимающий-управляющий орган, имеющий связь с независимым расцепителем трехфазного автоматического выключателя, после воспринимающего-управляющего органа подключена смешанная трехфазная нагрузка, в конце четырехпроводной линии включен фильтр токов нулевой последовательности, выход которого соединен через токоограничивающий резистор с силовым входом датчика тока, силовой выход датчика тока подключен в общую точку с нулевым проводником и входом датчика фиксации обрыва нулевого провода, силовой выход которого подключен через другой токоограничивающий резистор к заземляющему устройству, информационные выводы двух датчиков подключены к передающему устройству, имеющему связь с воспринимающим-управляющим органом.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для защиты потребителей от не симметрии питающих напряжений и (или) обрыва нулевого провода.
В начале четырехпроводной линии 1, 2, 3, 4 включен трехфазный автоматический выключатель 5, к выходам трехфазного автоматического выключателя 5 подключен воспринимающий-управляющий орган 6, имеющий связь с независимым расцепителем трехфазного автоматического выключателя 5. После воспринимающего-управляющего органа 6 подключается смешанная трехфазная нагрузка 7, в конце линии подключен фильтр токово нулевой последовательности 8 соединенный через токоограничивающий резистор 9 с силовым входом датчика тока 10, а силовой выход подключен к общей точке соединения нулевого проводника 4 и с силовым входом датчика фиксации обрыва нулевого провода 11, силовой выход которого подключен через токоограничивающий резистор 12 на заземляющее устройство 13. Информационные выходы датчиков 10, 11 подключены к передающему устройству 14, имеющему связь с воспринимающим-управляющим органом 6.
Устройство для защиты потребителей от несимметрии питающих напряжений и (или) обрыва нулевого провода работает следующим образом.
В нормальном режиме работы, когда по трем фазным продам 1, 2, 3 протекает переменный электрический ток, через трехфазный автоматический выключатель 5 и воспринимающий-управляющий орган 6, к смешанной трехфазной нагрузке 7 геометрическая сумма трех фазных токов протекающих по нулевому проводу 4 стремится к нулевому значению. На фильтре токов нулевой последовательности 8 отсутствует достаточной величины результирующего тока суммы трех фаз, для фиксации датчиком тока 10, а с датчик фиксации обрыва нулевого провода 11 отсутствует сигнала обрыва нулевого провода 4, орган передачи 14 посылает сигналы о нормальном режиме работе электрической сети к воспринимающему-управляющему органу 6, в результате с воспринимающего-управляющего 6 отсутствует сигнал на размыкания независимого расцепителя трехфазного автоматического выключателя 5.
В случае обрыва нулевого провода 4 по информационным выводам, датчика фиксации обрыва нулевого провода 11, передается информация в передающий орган 14, который отправляет сигнал к воспринимающему-управляющему органу 6, для размыкания силовых контактов расцепителя автоматического выключателя 5.
При превышении уровня не симметрии в защищаемой линии, выражающимся в превышении допустимо уровня на фильтре тока нулевой последовательности 8, с помощью датчика тока 10 передает, по информационным выходам, на передающее устройство 14, которое передает значения результирующего тока на воспринимающий-управляющий орган 6, для сравнения с установленным допустимым значением. В случае превышение установленного допустимого значения результирующего тока, воспринимающий-управляющий орган 6 посылает сигнал для размыкания силовых контактов независимого расцепителя трех фазного автоматического выключателя 5.
При обрыве одного из фазных проводников происходят схожие процессы реагирования устройства, как и при превышении установленного допустимого уровня несимметрии.
Использованные источники
1. Патент на изобретение RU 2 348 094 С2, МПК Н02Н 5/10, G01R 31/08, Устройство контроля непрерывности нулевых проводников в линиях 0,38 кВ [текст] / Олин Д.М., Попов Н.М., ФГОУ ВПО «Костромская ГСХА» - №: 2007114502/09; заявл. 17.04.2007; опубл. 27.02.2009
2. Патент на изобретение RU 2 716 151 С1, МПК Н02Н 5/10, Устройство защиты для счетчиков электрической энергии и потребителей от несимметрии питающих напряжений [текст] / Попов Д.С., Попов Н.М., ФГБОУ ВО «Костромская ГСХА» - №: 2716151; заявл. 14.10.2019; опубл. 06.03.2020