УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области релейной защиты и может быть использована для защиты трехфазных потребителей от несимметрии питающего напряжения.
Известно устройство для защиты потребителей от неполнофазного режима работы - активно-емкостный фильтр напряжений обратной последовательности (ФНОП). ФНОП содержит активные и емкостные сопротивления, входы фильтра подключены к фазным проводам линии электропередачи, а выход связан с реагирующим органом [1].
Данное устройство имеет недостатки: - ФНОП не реагирует на обрывы фазных проводов, возникающих после места установки фильтра со стороны нагрузки; - для каждого присоединения необходимо устанавливать отдельный ФНОП.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима [2].
Данное устройство содержит два трансформатора тока, включенных в две питающие фазы, два токовых герконовых реле, фильтр напряжения обратной последовательности, состоящий из резисторов, первого и второго конденсаторов, входы которого подключены к трехфазной сети, а выход к реагирующему органу, содержащему выпрямительный мост, третий и четвертый конденсатор, дополнительный резистор, пороговый орган.
При возникновении аварийного режима в обмотках электродвигателя, увеличивается величина тока в соответствующих фазах, что приводит к замыканию контактов одного или двух токовых герконовых реле. При этом происходит шунтирование одного или двух
резисторов в составе ФНОП, что приводит к возникновению небаланса величин сопротивлений в плечах ФНОП и появлению напряжения на реагирующем органе.
Основные недостатки данной схемы: - необходимость использования дополнительно двух трансформаторов тока, двух герконовых реле;
- несрабатывание схемы при увеличении тока в одной из фаз;
- необходимость использования дополнительных ФНОП на каждое подключаемое присоединение.
Полезная модель направлена на повышение надежности работы устройства защиты трехфазных потребителей от несимметричного режима за счет расширения функциональных возможностей предлагаемого устройства.
Устройство для защиты нескольких потребителей от несимметрии напряжений содержащее, соединенные в звезду трехфазные нагрузки, подключенную на междуфазное напряжение цепочку из последовательно включенных конденсатора, первого и второго резистора, реагирующий орган, с целью расширения функциональных возможностей в устройство введен многоплечий диодный мост, к выходу которого подключен реагирующий орган, и один из входов его связан с общей точкой первого и второго резистора, а другие входы соединены с нулевыми точками потребителей.
На фиг.1 представлена схема устройства для защиты трехфазного потребителя от несимметрии напряжений.
Устройство содержит цепочку из включенных на междуфазное напряжение последовательно соединенных конденсатора - 6 и двух резисторов - 5 и - 4. При этом общая точка - 10 резисторов - 5 и - 4 и нулевые точки - 7, - 8 и - 9 потребителей - 1, - 2 и - 3 соединены с
входами многоплечего диодного моста - 12, к выходу которого подключен реагирующий орган - 11.
Устройство для защиты нескольких потребителей от несимметрии напряжений работает следующим образом.
Рассмотрим принцип работы устройства для защиты нескольких потребителей от несимметрии напряжений в исходном состоянии, когда работают все трехфазные потребители - 1, 2, 3 и к цепочке из конденсатора - 6 и резисторов - 5 и - 4 подведено линейное напряжение.
На фиг.2 представлена векторная диаграмма работы устройства для защиты нескольких потребителей от несимметрии напряжений. При подключении цепочки из последовательно соединенных конденсатора - 6 и двух резисторов - 5 и - 4 на линейное напряжение - 13 (АВ) по цепочке протекает ток - 14. При этом линейное напряжение - 13 (АВ) разделится пропорционально величинам сопротивления элементов цепочки на падение напряжения - 15 на резисторе - 4, падение напряжения - 16 на резисторе - 5 и падение напряжения - 17 на конденсаторе - 6. Вектор падения напряжения - 17 на конденсаторе - 6 отстает по фазе от вектора тока - 14, протекающего через цепочку, на угол 90 градусов. Подобрав величину емкости конденсатора - 6 и сопротивления резисторов - 5 и - 4 можно добиться того, чтобы угол между вектором линейного напряжения - 13 (АВ) и вектором тока - 14 в цепочке составлял 30 градусов, а сопротивления резисторов - 5 и - 4 должны соотносится друг к другу как 1:2. Тогда потенциал общей точки - 10 сопротивлений - 4 и - 5 совпадает с потенциалами нулевых точек - 7, 8, 9 потребителей - 1, 2, 3. В этом случае разность потенциалов между точками - 10 и - 7, 8, 9 будет равна нулю, поэтому ток в плечах многоплечего диодного моста будет отсутствовать и реагирующий орган - 11, подключенный к его выходу, не срабатывает.
Соотношения сопротивлений элементов цепочки для этого случая при задании величины емкости конденсатора - 6 вычисляются по формулам:
C6
где X - емкостное сопротивление конденсатора - 6;
R5 и R4 - сопротивления соответственно резисторов - 5 и - 4;
6
С - емкость конденсатора - 6;
f - частота тока в сети.
На фиг.3 представлена векторная диаграмма работы устройства в случае обрыва фазы у потребителя - 1 (например, фазы В).
В этом случае потенциал нулевой точки - 7 потребителя - 1 смещается и между нулевой точкой - 10 цепочки и нулевой точкой - 7 потребителя возникает разность потенциалов - 18, под действием которой протекает ток через соответствующие диоды многоплечего диодного моста - 12 и реагирующий орган - 11, вызывая его срабатывание.
На фиг.4 показана векторная диаграмма работы устройства в случае обрыва фазы А до места установки цепочки.
В этом случае, смещаются как нулевая точка - 7 потребителя - 1, так и нулевая точка - 10 цепочки.
При этом ток в фазе В разделится на две составляющие: часть тока ответвляется через нагрузку фазы В, а другая его часть - через элементы цепочки и нагрузку фазы А. Под действием тока, протекающего через цепочку, векторы падений напряжения на элементах цепочки разделятся согласно величинам сопротивлений резисторов - 5 и - 4 и емкостного сопротивления конденсатора - 6. Направление вектора падения напряжения - 15 на резисторе - 4 и вектора падения напряжения - 16 на резисторе - 5 совпадает с направлением вектора тока - 14 в цепочке. Направление вектора падения напряжения - 17 на конденсаторе - 6
опережает вектор падения напряжения на резисторах - 5 и - 6 на 90 градусов.
При этом между нулевой точкой - 7 потребителя - 1 и нулевой точкой - 10 цепочки возникает разность потенциалов - 18, под действием которой через соответствующие диоды многоплечего диодного моста и реагирующий орган будет протекать ток, который вызовет его срабатывание.
На фиг.5 показана векторная диаграмма работы устройства в случае обрыва фазы В до места установки цепочки.
При этом ток в фазе А разделится на две составляющие: часть тока ответвляется через нагрузку фазы А, а другая его часть - через элементы цепочки и нагрузку фазы В. При этом между нулевой точкой - 7 потребителя - 1 и нулевой точкой - 10 цепочки также возникает разность потенциалов - 18, под действием которой через соответствующие диоды многоплечего диодного моста и реагирующий орган также будет протекать ток, который вызовет его срабатывание.
На фиг.6 показана векторная диаграмма работы устройства в случае обрыва фазы С.
При обрыве фазы С до места установки цепочки, схема работает аналогично схеме при обрыве фазы С у потребителя - 1, поскольку цепочка включена на неповрежденные фазы А и В.
Для остальных потребителей схема работает аналогично.
Таким образом при любом несимметричном режиме к реагирующему органу - 11 будет приложено напряжение - 18.
Данное устройство позволяет защитить несколько потребителей от несимметричных режимов, возникающих в питающих распределительных сетях и в самих потребителях.
Источники информации
1. Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1984 - с.355.
2. Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима: А.С. 1053209 СССР, Н02Н 7/08 / Н.М.Попов, В.М.Гетманенко, Н.В.Тынянов, Ю.Н.Ничипорук. - №3405622; Заявл. 12.03.82.