Спосіб оцінки струму й опору шляху витоку у трифазних мережах з ізольованою нейтраллю трансформатора і визначення фази з витоком

Спосіб оцінки струму витоку й опору шляху витоку в трифазних мережах з ізольованою нейтраллю трансформатора і визначення фази з витоком, що включає введення між струмоведучими частинами контрольованої системи і землею допоміжного джерела, частота напруги якого та ж, що й у напруги зазначеної системи, і вимірювання вектора напруги зсуву нейтралі та модуля фазної напруги в двох станах цієї системи, одержуваних шляхом зміни фази напруги допоміжного джерела на протилежну, який відрізняється тим, що в обох станах системи вимірювання виконують після завершення перехідного процесу, обумовленого переходом з одного стану в інший і при тому ж самому значенні фази напруги контрольованої мережі, але протилежному значенні фази напруги допоміжного джерела, після чого знаходять опір шляху витоку за формулою 1 Гівілт 'F2 Me UNI І UN2 - напруга зсуву нейтралі в першому і другому станах системи, U F i і U F 2 - модуль фазної напруги в першому і другому станах системи, — -> > Еі і Ег - електрорушійна сила допоміжного джерела в першому та другому станах системи, YE - провідність кола допоміжного джерела, а фазу з витоком визначають, використовуючи відношення К К витУ _ витХ B K N cepX " Q K N cepY GK N c e p X ~ B K N cepY ДЄ к 14 _ вит —> U F ВИТІ UFI со U F ВИТ2 UF2 ' G = MEXAKNX + MEYAKNY , B = MEYAKNX -MEXAKNY, CM U F ВИТІ і U F ВИТ2 - фазна напруга фази з витоком — N сер 2|М Е ДЄ A K N = K N 2 - KN1 N сер у першому і другому станах системи, і, якщо зазначене відношення більше л/з/2, то витік буде у фазі В і, отже, Квитх = -0,5, а КВИТУ = -0,5л/з , якщо воно менше -л/з/2 - витік у фазі С і, отже, Квитх = + KN 2 N сер = K N cepX + K cepY -0,5, а КВИТУ =0,5л/з, а в інших випадках витік у фазі А і, отже, Квитх =1, а КВИТУ =0, після чого знаходять середнє значення модуля струму витоку U K N1 = UN1 k-N2 = U N2 ТГ~ ' F2 U M E = KEYE, F с вит сер Run Де UF сер; = 0 5(U F 1 +U F 2 ) ч витУ сер. со 10320 Корисна модель належить до електротехніки, переважно до способів контролю параметрів ізоляції струмоведучих частин щодо землі в діючих електроустановках з ізольованою нейтраллю трансформатора. Запропонований спосіб призначено для використання, в основному, в шахтах. Запропоновано не спосіб вимірювання, а спосіб оцінки. Його засновано на такому спрощенні: предбачається, що провідності з фаз на землю до виникнення витоку збігалися Відомий спосіб визначення струму витоку, що заснований на тім, що періодично переключають і повертають у вихідне положення затискачі допоміжного джерела струму, що має ту ж частоту, що і робочий струм, попередньо включеного між середньою точкою джерела робочого струму і землею, і вимірюють напругу зсуву нейтралі, як при вихідному, так і при переключеному положеннях затискачів допоміжного джерела, а про струм витоку судять за результатами вимірювань (див. авт. св. №1483406, СРСР, кл. G 01 R 31/08, опубл. 30.05.1989, Бюл. №20). Недоліком цього способу є його складність, тому що його засновано на вимірах до і після виникнення витоку. Крім того його функціональні можливості обмежені. Відомий також спосіб виміру параметрів ізоляції, що заснований на тім, що переключають і повертають у вихідне положення затискачі допоміжного джерела і вимірюють вектор напруги зсуву нейтралі і модуль фазної напруги, як при вихідному, так і при переключеному положеннях затискачів зазначеного джерела, а шукані параметри визначають за відповідними формулами (див. патент РФ № 2020500, кл. G 01 R 31/02, опубл. 30.09.94, Бюл. №18). Недоліком відомого способу, визначеного як прототип, є обмеженість його функціональних можливостей, тому що при його використанні можна вимірити тільки загальну провідність ізоляції і відносну напругу зсуву нейтралі. У основу корисної моделі поставлено завдання зі створення способу для визначення струму витоку в трифазних мережах з ізольованою нейтраллю, у якому за рахунок зміни умов вимірювання забезпечена можливість підвищити точність вимірів і розширити область використання способу. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що в способі оцінки струму витоку й опору шляху витоку в трифазних мережах с ізольованою нейтраллю трансформатора і визначення фази з витоком, заснованому на введенні між струмоведучими частинами контрольованої системи і землею допоміжного джерела, частота напруги якого та ж, що й у напруги зазначеної системи і вимірюванні вектора напруги зсуву нейтралі та модуля фазної напруги в двох станах цієї системи, одержуваних шляхом зміни фази напруги до поміжного джерела на протилежну, згідно корисної моделі, в обох станах системи вимірювання роблять після завершення перехідного процесу, обумовленого переходом з одного стану в інший і при тому ж самому значенні фази напруги контрольованої мережі, але протилежному значенні фази напруги допоміжного джерела, після чого знаходять опір шляху витоку за формулою: AKN 1 R |{ вит 2M E і AKj\| K 2 AK N 2|ME Ncep K N сер = K N 2 -K N 1 , AKf^i = (AKJSJX / + (AKfsj = KN сер cepX + K N cepY « UN1 I4 "uF1 ' N1 UN2 UF2 ME = KEYE KE —> Ei E2 UF2' UFI M E = л/МЕ> + M| Y UNI І UN2 - напруги зсуву нейтралі в першому та другому станах системи; U F 1 і U F 2 - модуль фазної напруги в першому та другому станах системи; — — » > Еі і Ег - електрорушійна сила допоміжного джерела в першому та другому станах системи; YE - провідність кола допоміжного джерела, а фазу з витоком визначають, використовуючи відношення: К витУ _ B K N cepX ' GK N c e p Y К витХ СЖ cepY ДЄ _ U F ВИТІ _ U F ВИТ2 к ВИТ |. U F1 || U F2 > G = M E X AK N X + M E Y A K N Y , B = MEYAKNX-MEXAKNY U F ВИТІ і U F ВИТ2 - фазна напруга фази з витоком у першому та другому станах системи, 10320 таким чином: якщо зазначене відношення U F ВИТІ Квиту = -0.5л/з , якщо воно менше -л/з/2 , те витік у фазі С і, отже, Квитх =-0.5, а Квиту = 0.5л/3 , а в інших випадках витік у фазі А і, отже, КВИтх =1, а КВИТУ =0, після чого знаходять середнє значення модуля струму витоку - KN сер сер Г у + \К в и т у - K N сер у •витсер Де U F сер = , AK N 1 2 2|МЕ j •^N сер К 2 2 M F Км сер K h серд/1 витХ ~ N сер вит сер R г* вит Де AKN = KN2 - KN1, { 2 L ., K (КвитУ ~ N cepf иF2 UNI І UN2 - напруга зсуву нейтралі в першому і другому станах системи; U F i і U F 2 - модуль фазної напруги в першому і другому станах системи; YE - провідність кола допоміжного джерела; — — » > Еі і Ег - електрорушійна сила допоміжного джерела; —» Для здійснення запропонованого способу попередньо включають між середньою (нульовою) природною або штучною точкою контрольованої системи і землею допоміжне джерело з напругою тієї ж частоти, що й у напруги зазначеної системи. Після цього переводять систему з одного стану в інший, змінюючи на протилежну фазу напруги допоміжного джерела. Крім того, як при вихідному, так і при зміненому значеннях фази напруги допоміжного джерела, вимірюють модуль фазної напруги і вектор напруги між нульовою точкою і землею (напруга зсуву нейтралі). Причому, самі виміри здійснюють після завершення перехідного процесу, обумовленого зміною полярності допоміжного джерела. Крім того, їх виконують при тому ж самому значенні фази напруги контрольованої системи, але протилежному значенні фази напруги допоміжного джерела. Використовуючи результати вимірювань, оцінюють опір шляху витоку і середнє значення струму витоку: U F ВИТ2 U F1 більше л/з/2 , то витік у фазі В і, отже, Квитх =-0.5, а —» UF ВИТІ і U F ВИТ2 - напруга фази з витоком у першому і другому станах системи. Для визначення реактивної К вит у складової відносної фазної напруги фази з витоком використовують формулу де В = MEYAKNX - M E X A K N Y У виміряннях можлива деяка похибка, тому обчислені значення складової координати будуть відрізнятися від дійсного. У такому разі слід керуватися наступним: якщо обчислене значення Квиту менше -л/з/4 , те витік у фазі В і, отже, Квитх = -0.5, а Квиту = -0.5л/з , якщо КВИТУ більше л/з/4, те вона у фазі С і, отже, Квитх =-0.5, а Квиту = 0.5л/з , а у всіх інших випадках витік у фазі А і, отже, КВцтх =1, а К вит у =0. Відповідно до іншого варіанта, знаходять відношення: К cepX витУ _ cepY cepX \2 - B K N cepY і, якщо зазначене відношення більше л/з/2 , то К Ki-cp витік у фазі В і, отже, Квитх =-0.5, а Квиту = - 0 . 5 ^ 3 , 2 KN сер 0 0 = ^ N cepX + ^ N cepY Um N1 UFI ' LJN2 UF2 ' ME = KEYE, — > Ei E ME " U F I " — ^ E2 UF2' /M|X+M|Y • якщо воно менше -л/з/2 - витік у фазі С і, отже, КВитх =-0.5, а КВИТУ =0.5л/з , а в інших випадках витік у фазі А і, отже, К в и т Х =1, а Квиту =0. При безпосередньому вимірянні модулів напруг фаз мережі щодо землі, для знаходження модуля струму витоку можна використовувати простіший вираз: _ '-'вит сир витсер RRMT Де и в и т с е р - середнє значення модуля напруги фази з витоком щодо землі, яке дорівнює ивитсеР=0.5(ивит1+ивит2). На фігурі наведено спрощену схему моделі, створеної в Electronics Workbench, що пояснює здійснення запропонованого способу. На схемі показано: 1 - допоміжне джерело 8 10320 (трансформатор), 2 і 3 - реле, що змінюють фазу дозволяє вимірити період зміни фази допоміжного підключення джерела 1 між землею 4 і фазами 5, джерела (період напруги живильної мережі) На 6 і 7 мережі, 8, 9 і 10 - три однакових ємності, що зазначений пристрій надходять ще напруги з ДІЛЬутворять фільтр приєднання джерела 1 до мережі, НИКІВ 23 і 24, 25 і 26, 27 і 28 напруги фаз 5, 6 і 7 11 - ємність, призначена для обмеження струму щодо землі 4 і напруга з трансформатора 15 Осджерела 1, 12 і 13 -тригери, що утворять дільник тання напруга пропорційна фазній напрузі частоти, 14 - опір, що обмежує струм у колі дільниРезультатом роботи пристрою 22 є масив з ка частоти, 15 - трансформатор кола дільника часмиттєвих значень напруги, що надходять на його тоти, 16 - вимикач, 17, 18 і 19 - фільтр із трьох одвходи, і моментів часу, коли вироблялися виміри накових опорів і 20 і 21 - ланцюжок із двох опорів, цих напруг Вибірку з цього масиву здійснюють що утворюють дільник напруги зсуву нейтралі, 22 після завершення перехідного процесу при таких 8 - розрядний пристрій запису даних, 23 і 24, 25 і умовах кожній напрузі повинна відповідати інша 26, 27 і 28 - дільники напруги фаз 5, 6 і 7 щодо напруга отримана при тому ж самому значенні землі 4 фази напруги контрольованої системи, але протилежному значенні фази напруги допоміжного джеСпосіб здійснюють так рела Для переходу від миттєвих значень напруги Вимикачем 16 подають напругу на трансфордо діючого значення використовують будь-який матори 1 і 15 У результаті напруга з трансформавідомий спосіб, наприклад, спосіб, заснований на тора 15 надходить на дільник частоти, утворений обчисленні середнього значення модулів миттєвих тригерами 12 і 13, і далі через опір 14 на реле 2 і напруг за півперюд або за період З Останні, з частотою в чотири рази меншої частоти напруги контрольованої мережі, переключа— > — > ють затискачі трансформатора 1 (змінюють на Перехід до напруг зсуву нейтралі UNI І UN2 протилежну фазу напруги допоміжного джерела) ЗДІЙСНЮЮТЬ, наприклад, ВІДПОВІДНО Залежно від конструкції блоку керування додо способу заснованому на вимірі напруг фаз поміжним джерелом, частота переключення може щодо землі і фазної напруги бути і більше і менше чотирьох, але завжди вона Використовуючи знайдені значення напруг й повинна бути в парне число раз менше частоти приведені формули, оцінюють опір шляху витоку, напруги контрольованої мережі У результаті наструм витоку і визначають фазу з витоком пруга зсуву нейтралі буде визначатися не тільки Корисна модель може бути використана при ІЗОЛЯЦІЄЮ струмоведучих частин щодо землі, але й наукових дослідженнях, а також при розробленні електрорушійною силою допоміжного джерела, апаратів захисту від ураження електричним струопором його кола і, що саме головне, його фазою мом Під час обстеження електроустановок це Напруга зсуву нейтралі надходить з дільника надозволить збільшити обсяг одержуваної пруги, утвореного фільтром із трьох однакових інформації, а при розробленні апаратів захисту опорів 17, 18 і 19 і ланцюжком з опорів 20 і 21 на 8підвищити безпеку праці експлуатаційного персорозрядний пристрій 22 запису даних Крім зазнаналу ченої напруги, на цей пристрій з дільника частоти надходить ще й напруга, яка керує реле 2 і 3, що Комп ютерна верстка М Клюкін Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП, 03680 Україна ДП 'Український інститут промислової власності, вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601