СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОБРЫВА НУЛЕВОГО ПРОВОДА И ОБРЫВА СОЕДИНЕНИЯ КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ С НЕЙТРАЛЬНОЙ ТОЧКОЙ ТРАНСФОРМАТОРА
METHOD OF MONITORING OF ZERO WIRE BREAK AND BREAK OF CONNECTION OF SUBSTATION EARTHING LOOP WITH TRANSFORMER NEUTRAL POINT

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля обрыва нулевого провода и обрыва соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой трансформатора.
Известен способ автоматического контроля параметров нулевого провода воздушных линий 0,4 кВ, заключающийся в измерении разности тока в нулевом проводе в начале линии и тока в нулевом проводе за первым повторным заземлителем. И если эта разность превышает минимально допустимое значение для нормального режима работы, то отключают контролируемую линию [патент RU 2356151 C1, кл. H02J 5/10, опубл. 20.05.2009, бюл. №14].
Недостатком известного способа является невозможность с его помощью осуществления контроля обрыва нулевого провода и обрыва соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой трансформатора.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем получения информации об обрыве нулевого провода и обрыве соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой трансформатора.
Согласно предлагаемому способу, если при исчезновении тока в нулевом проводе система фазных напряжений стала несимметричной, когда фазные напряжения по абсолютной величине разные и меняются как в сторону уменьшения, приближаясь к нулевому значению, так и в сторону увеличения, приближаясь к линейному значению, в зависимости от включения или отключения однофазных потребителей, то делают вывод об обрыве нулевого провода и обрыве соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой трансформатора.
Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлена структурная схема, содержащая элементы для реализации способа;
- на фиг.2 - диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на фиг.1.
Схема (см. фиг.1) содержит: силовой трансформатор 1; 2, 3 и 4 - переменные сопротивления разных фаз линии; 5, 6 и 7 - линейные провода линии; 8 - нулевой провод линии; 9, 10 и 11 - повторные заземления нулевого провода; 12 - точка обрыва нулевого провода; 13 - точка обрыва соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой соединения вторичных обмоток трансформатора; 14 - контур заземления подстанции; 15, 16 и 17 - нулевые токи, которые потекут через повторные заземления 9, 10 и 11 в случае обрыва нулевого провода, например, в точке 12 (см. фиг.1); элемент НЕТ 18; 19 - датчик тока (ДТ); 20, 21 и 22 - датчики напряжения (ДН); 23 - элемент И; 24 - регистрирующее устройство (РУ).
Диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на фиг.1, имеют вид (см. фиг.2): 25 - на выходе элемента 18; 26 - на выходе элемента 19; 27 - на выходе элемента 20; 28 - на выходе элемента 21; 29 - на выходе элемента 22; 30 - на выходе элемента 23; 31 - в РУ 24.
1
2
3
На фиг.2 также показаны: t - момент времени обрыва соединения контура заземления с нейтральной точкой соединения вторичных обмоток трансформатора и обрыва нулевого провода при несимметричной нагрузке; t - момент времени, когда в линии наступил режим симметричной нагрузки; t - момент времени, когда в линии наступил режим несимметричной нагрузки.
Способ осуществляется следующим образом.
2
3
0
2
3
В нормальном режиме работы подстанции, когда нет обрывов в точках 12 и 13 (фиг.1) как в режиме симметричной, так и в режиме несимметричной нагрузок, фазные напряжения между проводами 5 и 8, 6 и 8, 7 и 8 равны по абсолютной величине и образуют трехфазную симметричную систему напряжений. При этом в режиме симметричной нагрузки ток в нулевом проводе равен нулю, а в режиме несимметричной нагрузки ток в нулевом проводе определяется векторной суммой фазных токов и не равен нулю. На фиг.2 режим симметричной нагрузки наблюдается в течение времени от t до t. В остальные промежутки времени от t до t и от t и далее наблюдается несимметричный режим нагрузки. В связи с тем, что на первый вход элемента И 23 поступает сигнал только с ДТ 18, а на второй, третий и четвертый входы этого элемента, в связи с тем что трехфазная система напряжений симметрична, сигналы не поступают, поэтому схема находится в режиме контроля.
1
При обрыве нулевого провода, а также обрыве соединения между контуром заземления подстанции и нейтральной точкой соединения вторичных обмоток трансформатора (см. фиг.1, точки 12 и 13) при несимметричной нагрузке векторная сумма фазных токов не равна нулю, и если при обрыве только нулевого провода в точке 12 нулевой ток 15, 16 и 17 мог проходить к трансформатору 1 через повторные заземления нулевого провода 9, 10 и 11, то в рассматриваемом случае пути для прохождения нулевого тока нет, поэтому с ДТ 18 сигнал исчезнет (фиг.2, диагр. 25) и появится сигнал на выходе элемента НЕ 19 (фиг.2, диагр. 26), который поступит на первый вход элемента И 23. Однако условие первого закона Кирхгофа - векторная сумма токов в узле равна нулю - должно выполняться. Поэтому падения напряжений на разных фазах будут распределяться пропорционально сопротивлению этих фаз и поскольку при несимметричных нагрузках сопротивления фаз разные, то и падения напряжений на фазах будут разные - появляется несимметрия фазных напряжений (перекос напряжений). Это приведет к появлению выходных сигналов с ДН 20, 21 и 22 в момент времени t (фиг.2, диаграмма 27, 28 и 29), когда к обрыву нулевого провода в точке 12 добавится еще и обрыв соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой соединения вторичных обмоток трансформатора в точке 13. Эти сигналы поступят на второй, третий и четвертый входы элемента И 23, он срабатывает (фиг.2, диаграмма 30). Сигнал этого элемента поступит в РУ 24, и в нем появится информация об обрыве нулевого провода и обрыве соединения между контуром заземления подстанции и нейтральной точкой трансформатора (фиг.2, диагр. 31).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить информацию об обрыве нулевого провода и обрыве соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой трансформатора.