УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ С ОБРЫВАМИ ФАЗНЫХ ПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности релейной защите и может быть использована для обнаружения сетей с обрывом фазных проводов.
Известно устройство определения обрыва изолированных проводов воздушных линий напряжением свыше 1000 В при их расположении на опорах контактной сети переменного тока [1].
Данное устройство содержит питающий трехфазный трансформатор, вторичная высоковольтная обмотка которого через коммутационный аппарат подключена к воздушным изолированным проводам высоковольтной линии, в начале и конце которой подключены трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены в треугольник, а соединенные в звезду первичные обмотки, нулевые точки которых через активно-емкостные фильтры соединены с искусственными заземлителями, пороговый элемент времени, пороговый элемент напряжения, логический блок «И».
При обрыве фазного провода потенциал нулевой точки активно-емкостного фильтра на конце линии становится отличным от нуля, следовательно, между нулевыми точками фильтров начала и конца линии появляется напряжение. При этом, если величина напряжения будет больше значение, установленного пороговым органом, то сигнал будет подан на вход порогового элемента времени и один из входов блока «И». После срабатывания порогового элемента времени сигнал будет подан на оба входа блока «И», с выхода которого будет подан сигнал на коммутационный аппарат об отключении линии.
Основными недостатками данного устройства являются: необходимость использования дополнительно двух трансформаторов; невозможность отличить обрыв фазных проводов в питающей сети 0,38 кВ от обрыва фазных проводов в питающей сети 10 кВ; необходимость использования дополнительных активно-емкостных фильтров на каждое подключаемое присоединение.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемой полезной модели является фильтр напряжений обратной последовательности для защиты потребителей от неполнофазного режима работы. Входы фильтра подключены к фазным проводам линии электропередачи, а выходы связаны с органом сигнализации через пороговый орган [2]. Устройство подключается к фазным проводам на стороне низкого напряжения трансформатора 10/0,4 кВ.
Данное устройство имеет такие недостатки как: невозможность отличить обрыв фазных проводов в питающей сети 0,4 кВ от обрыва фазных проводов в питающей сети 10 кВ, что увеличивает время поиска повреждения.
Полезная модель направлена на сокращение времени отыскания обрыва фазных проводов трехфазных линий электропередачи за счет различия качественных характеристик напряжения при обрывах фазных проводов в последовательно соединенных трехфазных сетях разного класса напряжения.
Техническая задача реализуется тем, что устройство для обнаружения сетей с обрывами фазных проводов содержит подключенный к фазным проводам фильтр напряжения обратной последовательности, выходы которого связаны с органом сигнализации через пороговый орган, согласно предлагаемой полезной модели дополнительно установлены подключенный к фазным проводам фильтр напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к нулевому проводу через второй пороговый орган, соединенный с одним из входов логического блока «И», второй вход которого соединен с первым пороговым органом, а выход подключен ко второму органу сигнализации.
Установка дополнительных элементов согласно предлагаемой полезной модели позволяет решить техническую задачу за счет того, что фильтр напряжения нулевой последовательности реагирует на обрыв проводов только в сети того класса напряжения, в которой он установлен. Следовательно, сравнивая наличие сигналов от двух фильтров можно определить, в какой сети произошел обрыв и, за счет этого ускорить его локализацию путем отправки ремонтной бригады в район сети с повреждением.
На фиг.1 показана общая схема устройства для обнаружения сетей с обрывами фазных проводов.
На фиг.2 показана схема подключения устройства к защищаемой линии.
На фиг.1 и 2 показано устройство, содержащее фильтр напряжения обратной последовательности (ФНОП) - 1, подключенный к трем фазным проводам, а его выходы подключены к пороговому органу - 2. К этим же фазным проводам подключен фильтр напряжения нулевой последовательности (ФННП) - 3, который выходом подключен к нулевому проводнику через пороговый орган - 4. Выходы пороговых органов - 2 и - 4 соединены с входами логического блока «И», выход которого подключен к органу сигнализации - 6, а выход порогового органа - 2 кроме того подключен и к органу сигнализации - 7.
Устройство для обнаружения сетей с обрывами фазных проводов работает следующим образом.
Рассмотрим принцип работы устройства для обнаружения сетей с обрывами фазных проводов в исходном состоянии, когда все провода линии электропередачи на стороне высокого и низкого напряжения трансформатора - 8 10/0,4 кВ не повреждены и фильтры нулевой и обратной последовательности подключены к трехфазной сети. Схема подключения устройства в таком режиме представлена на фиг.2.
Как известно, питание трехфазных потребителей электрической энергии осуществляется симметричной системой напряжений, в которой составляющие обратной и нулевой последовательности равны нулю. Следовательно, при подключении к сети с такой системой напряжений фильтров обратной последовательности разность потенциалов между выходами фильтров будет равна нулю. Такая же разность потенциалов будет и между выходом фильтра нулевой последовательности и нулевым проводником.
Однако при обрыве фазного провода симметричная система напряжений перестает быть таковой. Поскольку система напряжений несимметрична, следовательно, в сети будут присутствовать составляющие нулевой и обратной последовательности, которые могут быть зафиксированы фильтрами. Между выходами фильтра напряжения обратной последовательности - 1 появится напряжение и, - если его значение будет больше напряжения срабатывания порогового органа - 2, то на выходе порогового органа - 2 появится сигнал, который будет подан на логический блок «И» - 5 и орган сигнализации - 7, что вызовет его срабатывание. Между выходом фильтра напряжения нулевой последовательности - 3 и нулевым проводником так же будет напряжение и, если его значение будет больше напряжения срабатывания порогового органа - 4, то на выходе порогового органа - 4 появится сигнал, который будет подан на логический блок «И» - 5. На оба входа логического блока «И» - 5 подается сигнал, следовательно с его выхода сигнал будет подан на орган сигнализации - 6. Таким образом, при обрыве фазного провода в сети 0,4 кВ сработают оба органа сигнализации.
Рассмотрим работу устройства при обрыве фазного провода в сети 10 кВ. В этом случае в сети будут присутствовать симметричные составляющие напряжения только прямой и обратной последовательностей, т.к. напряжения нулевой последовательности не трансформируются на сторону низкого напряжения трансформатора. Следовательно, разность потенциалов возникнет только между выходами фильтра напряжения обратной последовательности - 1. Данная разность потенциалов будет приложена к пороговому органу - 2, что вызовет его срабатывание, следовательно, сигнал будет подан на один из входов логического блока «И» - 5 и орган сигнализации - 7. Таким образом, в данном режиме сработает только один орган сигнализации, что позволит отличить его от обрыва фазного провода в сети 0,4 кВ.
Данное устройство позволяет определить сеть с обрывом фазного провода по количеству сработавших органов сигнализации.
Источники информации
1. Пат. на ПМ RU 85410 U1 РФ, МПК В60М 3/00. Устройство устройство определения обрыва изолированных проводов воздушных линий напряжением свыше 1000 В при их расположении на опорах контактной сети переменного тока [Текст] / А.Б.Косарев, Д.Г.Кузнецов С.В.Логинов (РФ) заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Московский государственный университет путей сообщения. - №2009108971/22; заявл. 13.03.2009
2. Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учеб. пособие для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1984. - с.355.