Спосіб визначення можливого струму витоку в трифазних мережах з ізольованою нейтраллю трансформатора

Спосіб визначення можливого струму витоку в трифазних мережах з ізольованою нейтраллю трансформатора, заснований на ЗМІНІ на протилежну фази напруги допоміжного джерела тієї ж частоти, що й напруга контрольованої мережі, уведеного між струмоведучими частинами і землею, і на вимірі, як при вихідному, так і при зміненому значеннях фази, вектора напруги зсуву нейтралі та модуля фазної напруги, який відрізняється тим, що виміряння проводять після завершення перехідного процесу, обумовленого зміною фази напруги допоміжного джерела, при тому ж самому значенні фази напруги контрольованої системи, але протилежному значенні фази напруги допоміжного джерела, після чого середнє значення модуля шуканого струму визначають за формулою 'витмсер і, | u F (2MEX-AKNx)2+(2MEY-AKNY)2 Еі і Ег - електрорушійна сила допоміжного джерела в першому і другому станах контрольованої системи, Up-) і U F 2 - модуль фазної напруги в першому і другому станах контрольованої системи, Up сер - середнє значення модуля фазної напруги UFcep=0,5(UF1+UF2), Квитмх ' К в и т м у - активна та реактивна складові відносної фазної напруги фази К в и т м ^ _ UFBHTMI ^витм Г, UF1 UFBMTMI _ UFBMTM2 7] UF2 . ДЄ UFBMTM2 - фазна напруга фази, для якої знаходять можливий струм витоку у першому і другому станах контрольованої системи, ^Ncepx ' K N c e p Y - середнє значення активної та реактивної складових відносної напруги зсуву нейтралі K N c e p K N ce P =0.5(K N 1 +K N 2 ), де к *N1 _ UNI -'77—' KN2 UN2 U О) О) F2 Де М Е - параметр вимірювального пристрою, M E = K E Y E , де К Е - відносна електрорушійна сила допоміжного джерела у першому і другому станах контрольованої системи КЕ = П^ ="П^' де YE - провідність кола допоміжного джерела, UNI І UN2 - напруга зсуву нейтралі в першому і другому станах контрольованої системи, М Е Х і M E Y - активна та реактивна складові параметра М Е вимірювального пристрою, AK N X і AK N Y - активна та реактивна складові приросту відносної напруги зсуву нейтралі, AK N = K N 2 - K N 1 , AK N - приріст відносної напруги зсуву нейтралі, який виникає під час переходу контрольованої системи з другого стану в перший О) 10991 Корисна модель належить до електротехніки, Де переважно до способів контролю параметрів ізоME - параметр вимірювального пристрою, ляції струмоведучих частин щодо землі в діючих M E = KEYE, електроустановках з ізольованою нейтраллю Де трансформатора. Запропонований спосіб признаKE - відносна електрорушійна сила дочено для використання, у основному, у шахтах. поміжного джерела у першому і другому станах Можливий струм витоку - це струм, якого неконтрольованої системи має, але який з'явиться, якщо виникне раптове пошкодження ізоляції, зокрема, станеться дотик людини до струмоведучих частин. uF1 uF2 Відомий спосіб обчислення струму, що прохоДЄ дить через тіло людини при його дотику до фази, YE - провідність кола допоміжного джерела, заснований на припущенні, що активна і реактивна — » -» складові провідностей з фаз і нульової точки на Е| і Е 2 - електрорушійна сила допоміжного землю відомі [див. Цапенко Е.Ф. Контроль ізоляції джерела в першому і другом) станах контрольовав мережах до 1000 В. М.: "Енергія", 1972, с 19, 20]. ної системи; Недоліком способу є непридатність його для прогнозування можливого струму витоку в конU F 1 і U F 2 - модуль фазної напруги в першому кретній електроустановці, тому що автор не проІ другому станах контрольованої системи; понує яким чином можна вимірювати в діючій U F c e p - середнє значення модуля фазної наелектроустановці активні і реактивні складові провідностей з фаз на землю, використовуваних їм пруги, під час виконання відповідних обчислень. UFcep=0.5(UF1+UF2), Відомий спосіб вимірювання параметрів ізоляції, який засновано на тому, що переключаUFBMTM2 ють і повертають у вихідне положення затискачі ^F2 -»F1 допоміжного джерела увімкнутого між струмоведуДе чими частинами і землею. Причому, як при вихідному, так і при перемкнутому положеннях i UFBHTM2 -фазна напруга фази, для затискачів зазначеного джерела, вимірюють векякої знаходять можливий струм витоку у першому і тор напруги зсуву нейтралі й модуль фазної надругому станах контрольованої системи; пруги, а шукані параметри визначають за Кмсерх ' K N c e p Y - середнє значення відповідними формулами [див. патент РФ № 2020500, G 01 R 31/02, опубл. 30.09.94., Бюл. № активної та реактивної складових віднос18]. ної напруги зсуву нейтралі K N c e p : Недоліком цього способу, визначеного як проKNcep=0,5(K N 1 +K N 2 ), де тотип, є обмеженість його функціональних можливостей, тому що при його використанні можна UNI K вимірити тільки загальну провідність ізоляції і N1 відносну напругу зсуву нейтралі. У основу корисної моделі поставлено завданUN2 KN2 = ня створити спосіб для визначення можливого иF2 струму витоку в трифазних мережах з ізольованою UNI І UN2 - напруга зсуву нейтралі в нейтраллю, у якому за рахунок зміни умов першому і другому станах контрольованої вимірювання й оброблення результатів забезпесистеми; чено можливість підвищити точність і розширити область його використання. М Е Х і M E Y - активна та реактивна Поставлене завдання розв'язується за рахунок складові параметра М Е вимірювального того, що в способі визначення можливого струму пристрою; витоку заснованому на зміні на протилежну фази напруги допоміжного джерела тієї ж частоти, що й AK N X і A K N Y - активна та реактивна напруга контрольованої мережі, уведеного між складові приросту відносної напруги зсуву струмоведучими частинами і землею, і на вимірі, нейтралі, як при вихідному, так і при зміненому значеннях AK N =K N 2 -K N -|, фази, вектора напруги зсуву нейтралі та модуля AK N - приріст відносної напруги зсуву фазної напруги, відповідно до кориної моделі, виміряння проводять після завершення перехіднонейтралі, який виникає під час переходу го процесу, обумовленого зміною фази напруги контрольованої системи з другого стану в допоміжного джерела, при тому ж самому значенні перший. фази напруги контрольованої системи, але протиДля здійснення запропонованого способу полежному значенні фази напруги допоміжного джепередньо вмикають між середньою (нульовою) рела, після чого середнє значення модуля шуканоприродною або штучною точкою контрольованої го струму визначають за формулою: системи і землею допоміжне джерело тієї ж частоти, що й у напруги зазначеної системи. Після такої f •и в підготовки переходять до самих вимірів. Для цього (2М - AK f + (2M - AK f змінюють на протилежну фазу допоміжного джеЕХ NX EY NY рела, забезпечуючи рівність періоду її зміни парній кількості періодів напруги живильної мережі. 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, при тому самому значенні фази напруги контрольованої системи, але протилежному значенні фази напруги допоміжного джерела. Використовуючи результати вимірювань, обчислюють модуль можливого струму витоку: витмсер = 2|МЕ|ЦFcep (КвитмХ ~^Nсерх) + (КВитмУ~КМсЄру) 10991 ДСТ 22929-78 "Апарати захисту від струмів витоку рудникові для мереж до 1200 В"), що мінімальний розрахунковий опір тіла людини дорівнює 1 кОм і вимірюють струм, у мА, напруга у В і провідність у мСм. При визначенні можливого струму витоку треба віддати перевагу тій фазі, з якої він буде мати найбільше значення, тобто тій фазі, що має найбільше середнє значення напруги щодо землі. Якщо не здійснювалося безпосереднє виміряння напруг фаз щодо землі, використовують вирази: — » U А сер = U F c e p K B + K N c e p —> U веер = UF (2MEX-AKNX)2+(2MEY-AKNY)2 =U ДЄ (К с -К ^ N сер ) і Ncep ' = 1, - параметр вимірювального пристрою, ME=KEYE, K Де допоміжного джерела у першому і другому станах контрольованої системи: „ Еі Ё2 U'F1 U ДЄ - провідність кола допоміжного джерела, Еі Ё2 і - електрорушійна сила до поміжного джерела в першому і другому станах контрольованої системи, UFcep=0,5(UF1+UF2); UFBHTM2 U U F1 5 K F2 K Ncep = °> ( N1 + N2)> =KN2-KN1 KN-| = UN1 KN2 = 1 R = - - .л/3 Kr= - відносна електрорушійна сила AKN р (К в - К ДЄ Mr K Fcep СЄ , UN2 UF1 UF2 І UN2 - напруга зсуву нейтралі в першому і другому станах контрольованої системи; UFBHTM2 - фазна напруга фа зи, для якої знаходять можливий струм витоку у першому і другому станах контрольованої системи; При цьому припускають, як це прийнято (див. На фіг.1 наведено спрощену схему моделі, створеної в Electronics Workbench, що пояснює здійснення запропонованого способу. На схемі показано: 1 - допоміжне джерело (трансформатор); 2 і 3 - реле, що змінюють фазу підключення джерела 1 між землею 4 і фазами 5, 6 і 7 мережі; 8, 9 і 10 - три однакових ємності, що утворюють фільтр приєднання джерела 1 до мережі; 11 - ємність, призначена для обмеження струму джерела 1; 12 і 13 -тригери, що утворюють дільник частоти; 14 - опір, що обмежує струм у колі дільника частоти; 15 - трансформатор; 16 - вимикач; 17, 18 і 19 - фільтр із трьох однакових опорів та 20 і 21 - ланцюжок із двох опорів, що утворюють дільник напруги зсуву нейтралі; 22 - 8 - розрядний пристрій запису даних; 23 і 24, 25 і 26, 27 і 28 дільники напруг фаз 5, 6 і 7 щодо землі 4. Запропонований спосіб здійснюють так. Вимикачем 16 подають напругу на трансформатори 1 і 15. У результаті напруга з трансформатора 15 надходить на дільник частоти, утворений тригерами 12 і 13, і далі через опір 14 на реле 2 і 3. Останні, з частотою в чотири рази меншою ніж частота напруги контрольованої мережі, переключають затискачі трансформатора 1 (змінюють на протилежну фазу увімкнення допоміжного джерела). Залежно від конструкції блока керування допоміжним джерелом, частота перемикання може бути більше й менше чотирьох, але завжди вона повинна бути в парну кількість разів меншою від частоти напруги контрольованої мережі. У результаті напруга зсуву нейтралі буде визначатися не тільки ізоляцією струмоведучих частин щодо землі, але й електрорушійною силою допоміжного джерела, опором його кола й, що саме головне, його фазою. Напруга зсуву нейтралі надходить з дільника напруги, утвореного фільтром із трьох однакових опорів 17, 18 і 19 і ланцюжком з опорів 20 і 21 на 8 - розрядний пристрій 22 для запису даних. Крім зазначеної напруги, на цей пристрій з 10991 8 лад, спосіб, заснований на обчисленні середнього значення модулів миттєвих напруг за півперюд або за період. — » — » Перехід до напруг зсуву нейтралі UNI І UN2 дять ще напруги з ДІЛЬНИКІВ 23 і 24, 25 і 26, 27 і 28 здійснюють, наприклад, відповідно до способу напруг фаз 5, 6 і 7 щодо землі 4 і напруга з трансзаснованому на виміру напруг фаз щодо землі і форматора 15. Остання напруга пропорційна фазної напруги. фазній напрузі. Використовуючи результати вимірів і наведені Результатом роботи пристрою 22 є масив з формули, знаходять можливий струм витоку. миттєвих значень напруг, що надходять на його Винахід може бути використано при наукових входи, і моментів часу, коли вимірялися ці напруги. дослідженнях, а також при розробленні апаратів Вибірку з цього масиву проводять після завершензахисту від поразки електричним струмом. Під час ня перехідного процесу. Кожній напрузі повинна обстеження електроустановок він дозволить збівідповідати інша напруга отримана при тому ж льшити обсяг одержуваної інформації, а при розсамому значенні фази напруги контрольованої робленні апаратів захисту підвищити безпеку прасистеми, але протилежному значенні фази напруці експлуатаційного персоналу. ги допоміжного джерела. Для переходу від миттєвих значень напруг до діючого значення використовують будь-який відомий спосіб, наприкдільника частоти надходить ще й напруга, яка керує реле 2 і 3, що дозволяє вимірити період зміни фази допоміжного джерела (період напруги живильної мережі). На зазначений пристрій надхо Фіг. 1 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