ФИЛЬТР ТОКА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
NEGATIVE-SEQUENCE CURRENT FILTER

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для выявлении токов обратной последовательности в токопроводах фаз электроустановки.
Известен фильтр тока обратной последовательности [Н.В. Чернобровов. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - С. 174-175], содержащий трехобмоточный трансреактор, первичные обмотки которого подключены к трансформаторам тока фаз А и С, активное сопротивление и двухобмоточный трансформатор, подключенные параллельно вторичной обмотке трансреактора.
Недостатками этого фильтра являются: использование металлоемких двухобмоточного трансформатора и трансреактора, а также инерционность, обусловленная большой мощностью, потребляемой трансреактором от измерительных трансформаторов тока.
Известен фильтр тока обратной последовательности [KZ 18935 А, МПК H02H 3/08, опубл. 15.11.2007], выбранный в качестве прототипа, содержащий первую и вторую обмотки, первый и второй резисторы и выходные зажимы, первый и второй усилители, фазоповоротную схему, первый и второй герконы, установленные на безопасном расстоянии от токопроводов фаз электроустановки так, что продольная ось первого геркона совпадает с биссектрисой угла между линиями, соединяющими токопровод фазы А с токопроводом фазы В и токопровод фазы В с токопроводом фазы С в плоскости поперечного сечения токопроводов, а продольная ось второго геркона - с биссектрисой угла между линиями, соединяющими токопровод фазы В с токопроводом фазы А и токопровод фазы А с токопроводом фазы С в этой плоскости, причем первая обмотка намотана на первый геркон, вторая - на второй геркон, входы первого усилителя подключены к первой обмотке, входы второго усилителя - ко второй, а выходы первого усилителя через первый резистор подключены к выходным зажимам, к которым через фазоповоротную схему и второй резистор подключены выходы второго усилителя.
Этот фильтр работоспособен только при расположении фаз токопроводов электроустановки по вершинам равностороннего треугольника и не может быть использован при другом расположении фаз.
Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.
Это достигается за счет того, что фильтр тока обратной последовательности, так же как и в прототипе, содержит геркон, на который намотана обмотка управления, и катушку индуктивности, расположенные на безопасном расстоянии от токопроводов фаз А, В, С электроустановки, закрепленных по вершинам треугольника, при этом усилитель, фазоповоротная схема и резистор последовательно подключены к катушке индуктивности.
1
1
1
2
2
BC
BC
2
1
1
1
2
Согласно изобретению первая крепежная планка длиной h прикреплена первым хомутом к траверсе перпендикулярно ей на расстоянии l от токопровода фазы В и первой тягой прикреплена к опоре. Первый корпус закреплен на первой крепежной планке так, что боковые его грани перпендикулярны траверсе, а торцевые перпендикулярны опоре. Первая пластина с установленным на ней герконом с обмоткой управления закреплена внутри первого корпуса. Геркон закреплен в плоскости первой пластины под углом φ против часовой стрелки относительно первой крепежной планки. Вторая крепежная планка длиной h прикреплена вторым хомутом к траверсе перпендикулярно ей на расстоянии l=0,5l от токопровода фазы В, где l - расстояние между токопроводами фаз В и С. Вторая крепежная планка прикреплена второй тягой к опоре. Второй корпус закреплен на второй крепежной планке так, что боковые его грани перпендикулярны траверсе, а торцевые перпендикулярны опоре. Вторая пластина с установленной на ней катушкой индуктивности помещена во второй корпус. Катушка индуктивности закреплена в плоскости второй пластины под углом φ по часовой стрелке относительно второй крепежной планки. Третий корпус с расположенными внутри него усилителем, фазоповоротной схемой и резистором закреплен во втором корпусе над второй пластиной. Короб закреплен на второй крепежной планке от второго корпуса до траверсы, на траверсе до первой крепежной планки и на первой крепежной планке до первого корпуса. Кабель, с помощью которого обмотка управления подключена через резистор к фазоповоротной схеме, уложен в короб. Длина первой крепежной планки h, расстояние l от токопровода фазы В до первой крепежной планки и углы φ и φ поворотов геркона и катушки индуктивности соответственно против часовой стрелки относительно первой крепежной планки и по часовой стрелке относительно второй крепежной планки определены из следующих выражений:
AB
где l - расстояния между токопроводами фаз А и В;
AC
l - расстояния между токопроводами фаз А и С;
2
h - расстояние от токопровода фазы В до траверсы.
1
2
1
2
1
2
Использование в предлагаемом устройстве крепежных планок длиной h и h, установка их на расстояниях l, l от токопровода фазы В и закрепление на первой и второй крепежных планках геркона и катушки индуктивности соответственно под углами φ и φ позволяют выявлять токи обратной последовательности при расположении токопроводов фаз электроустановки по вершинам произвольного треугольника.
На фиг. 1 представлен фильтр тока обратной последовательности.
На фиг. 2 представлена первая крепежная планка с закрепленным на ней первым корпусом.
На фиг. 3 представлена вторая крепежная планка с закрепленным на ней вторым корпусом.
1
1
1
2
2
2
1
2
1
2
1
2
Фильтр тока обратной последовательности для электроустановки с токопроводами фаз А, В, С, расположенными по вершинам треугольника, содержит первую крепежную планку 1 (фиг. 1) длиной h, которая прикреплена первым хомутом 2 к траверсе 3 перпендикулярно ей на расстоянии l от токопровода фазы В и первой тягой 4 прикреплена к опоре 5. На первой крепежной планке 1 (фиг. 2) закреплен первый корпус 6, внутри которого закреплена первая пластина 7. На первой пластине 7 под углом φ против часовой стрелки относительно первой крепежной планки 1 установлен геркон 8, на который намотана обмотка управления 9. Вторая крепежная планка 10 (фиг. 1) длиной h прикреплена вторым хомутом 11 к траверсе 3 перпендикулярно ей на расстоянии l от токопровода фазы В и второй тягой 12 прикреплена к опоре 5. На второй крепежной планке 10 (фиг. 3) закреплен второй корпус 13, внутри которого закреплены вторая пластина 14 и третий корпус 15, который установлен над второй пластиной 14. На второй пластине 14 установлена катушка индуктивности 16 под углом φ по часовой стрелке относительно второй крепежной планки 10. В третьем корпусе 15 расположены последовательно соединенные усилитель 17 (У), фазоповоротная схема 18 (ФПС) и резистор 19. Причем усилитель 17 (У) подключен к выходным зажимам катушки индуктивности 16. Кабель 20, который соединяет обмотку управления 9 через резистор 19 с фазоповоротной схемой 18, проложен в коробе 21 (фиг. 3). Короб 21 (фиг. 1) закреплен на второй крепежной планке 10 от второго корпуса 13 до траверсы 3, на траверсе 3 до первой крепежной планки 1, на первой крепежной планке 1 до первого корпуса 6. Длины h и h первой 1 и второй 10 крепежных планок, расстояния l и l от токопровода фазы В до первой 1 и второй 10 крепежных планок и углы φ и φ поворота геркона 8 и катушки индуктивности 16 определяют по следующим формулам:
AB
где l - расстояния между токопроводами фаз А и В;
AC
l - расстояния между токопроводами фаз А и С;
2
h - расстояние от токопровода фазы В до траверсы.
Первая 1 и вторая 10 крепежные планки и первая 7 и вторая 14 пластины выполнены из немагнитного материала, например дюралюминия. Первый 2 и второй 11 хомуты, первая 4 и вторая 12 тяги выполнены из немагнитного материала, например нержавеющей стали. Первый 6, второй 13 и третий 15 корпусы, короб 21 выполнены из немагнитного материала, например пластмассы. В качестве геркона 8 может быть использован, например, геркон типа МКА-20101. Обмотка управления 9 и катушка индуктивности 16 выполнены с помощью обмотки реле тока типа РТМ. В качестве усилителя 17 (У) может быть использован усилитель типа К14УД6. Фазоповоротная схема 18 (ФПС) может быть выполнена, например, на конденсаторе типа К 50-12 и резисторе МОН-0,5. В качестве резистора 19 может быть использован резистор типа МОН-0,5. В качестве кабеля 20 может быть использован кабель Olflex Classic 110 CY 2×1,5.
Токи, протекающие в токопроводах фаз А, В и С электроустановки, создают магнитные поля. Так как на геркон 8 и катушку индуктивности 16 магнитные поля, созданные токами в фазах С и А, не влияют, вдоль их продольных осей соответственно действуют магнитные поля с индукциями
1
2
где K и К - коэффициенты пропорциональности;
A
B
C
I, I, I - токи в токопроводах фаз А, В и С.
<mrow><msubsup><mrow><munder accentunder="true"><mi>В</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>П</mi><mi>Р</mi></mrow><mrow><mi>К</mi><mi>И</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mi>Е</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
Индукция
наводит в катушке индуктивности 16 ЭДС
, которую поворачивают на угол β
<mrow><munder accentunder="true"><mi>Е</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
У
где γ - угол сдвига фаз между напряжением на выходе усилителя 17 (У) и током в обмотке 9, с помощью фазоповоротной схемы 18 (ФПС). Увеличивают ЭДС
в К раз
OБM2
где l - длина каркаса обмотки управления 9;
CP2
D - средний диаметр обмотки управления 9;
2
W - количество витков обмотки управления 9;
f - частота переменного тока;
3
W - количество витков катушки индуктивности 16;
3
S - площадь поперечного сечения катушки индуктивности 16;
0
µ - магнитная проницаемость воздуха;
z - сопротивление выходной цепи усилителя 17 (У),
с помощью усилителя 17 (У) и подают на обмотку управления 9. При этом на геркон воздействует суммарный магнитный поток с индукцией
2
где I - ток обратной последовательности;
- индукция магнитного потока, созданного током в обмотке управления 9 вдоль продольной оси геркона 8.
A2
B2
C2
Если в токах фаз присутствуют составляющие обратной последовательности I, I, I, то подставляя их в (1), имея в виду,  получим
При
СР
СР
где В - индукция вдоль продольной оси геркона 8, при которой он срабатывает; геркон 8 замыкает контакты и подает сигнал о появлении токов обратной последовательности, равных или больших заданной величине, определяемой типом используемого геркона 8 (В зависит только от него).
A0
B0
C0
Под действием составляющих тока нулевой последовательности I, I, I геркон 8 не срабатывает, так как при подстановке их в (1)
A1
B1
C1
A
B
C
Также геркон 8 не реагирует и на составляющие тока прямой последовательности I, I, I, так как, подставив их в (1) вместо I, I, I, считая, что
получим
Таким образом, предлагаемый фильтр тока обратной последовательности позволяет выявлять токи обратной последовательности в токах фаз электроустановки, расположенных по вершинам произвольного треугольника.