Спосіб для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту

Спосіб для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту шляхом завдання порогового значення електрич 33903 порогового значення, відключення, що дає можливість підвищення чутливості способу. Суттєвість способу полягає в тому, що в багатофазній мережі змінного струму при пошкодженні нульового дроту контроль здійснюють по асиметрії струмів у живлячих навантаження дротах, яку створюють перетворенням напруги нульовий дріт земля в асиметрію струмів живлячих електроустановки дротів, встановлюють відповідність між напругою нульовий дріт - земля і асиметрією струмів, задають порогове значення величини асиметрії струмів, що відповідає напрузі нульовий провід земля, що знаходиться в межах 3 - 15% номінальної напруги мережі і при досягненні порогового значення, відключають електроустановки. Новим в заявляємому способі є те, що в якості електричного параметру приймають величину асиметрії струмів у живлячих електроустановки дротах, а асиметрію струмів створюють шляхом перетворення напруги нульовий дріт - земля, при цьому порогове значення асиметрії струмів відповідає пороговому значенню напруги нульовий дріт земля. Для багатофазних мереж нульовий дріт є загальним для групи електроустановок різних фаз на розповсюджуваній частині мережі, тому при його пошкодженні на лінійній частині мережі з'являються умови для виходу з ладу електроустановок. Це відбувається внаслідок того, що пошкодження нульового дроту на лінійній частині мережі призводить до розсиметрування напруг і до наступного їх самобалансування на розповсюджуваній частині мережі. В цей час у фазних ланцюгах відбувається перерозподіл напруг і струмів, величина яких може виявитися надмірною, що призведе до виходу з ладу електроустановок. Означені процеси призводять до збільшення напруги нульовий дріт - земля, що перетворюється в асиметрію струмів у живлячих електроустановки дротах. При цьому з'являється можливість визначати наявність пошкоджень нульового дроту по параметру - величина асиметрії струмів у живлячих навантаження дротах. Оскільки напруга на навантаженні дорівнює геометричнії різниці фазної напруги і напруги нульовий дріт - земля, то контроль справного стану нульового дроту по означеному параметру дозволяє здійснювати його з високою точністю і чутливістю. Так, наприклад, якщо номінальне значення напруги нульовий дріт - земля, при якому повинно відбуватися відключення електроустановок 10 В, то воно обов'язково відповідає пороговому значенню асиметрії струмів, наприклад 30 мА. При розкиді цієї асиметрії на +/- 20% такий же розкид буде і для напруги нульовий дріт - земля при якому відбувається захисне відключення. Оскільки напруга на навантаженні дорівнює геометричній різниці фазної напруги і напруги нульовий дріт – земля, результуючий розкид відносно 220 В складе незначну величину, меншу ніж +/- 1%, що дає можливість забезпечити високі результуючі точність і чутливість порівняно менш чутливими і точними способами. На фіг. 1 зображена векторна діаграма напруг у мережі 380/220 з з'єднаними зіркою навантаженнями. На фіг. 2 зображена векторна діаграма струмів цієї ж мережі. На діаграмі фіг. 1 вектором Ua означена напруга фази А, вектором Ub - напруга фази В, вектором Uc - напруга фази С. Крапкою 0 означена напруга справного нульового дроту відносно землі. Крапкою 0' означена напруга нульового дроту на розповсюджуваній частині мережі при його обриві на лінійній. Розміри векторів відповідають величинам напруг. На діаграмі фіг. 2 вектором Іа позначено сумарний струм навантаження фази А, вектором Ів сумарний струм навантаження фази В, вектором Іс - сумарний струм фази С. Літерою 0 означена нульова крапка зірки струмів при справному нульовому дроті, 0' - нульова крапка зірки струмів при обриві нульового дроту. Розміри векторів відповідають величинам струмів. Нейтраль мережі припускається заземленою. Якщо прийняти навантаження фази А 10 кВт, фази В - 9 кВт і фази С - 8 кВТ, то при фазній напрузі 220 В і чисто активному навантаженні, струми в фазах будуть рівні 45.4 А для фази А, 40,9 А - для фази В і 36,36 А - для фази С. Це відповідає провідності навантаження для фази А – 0,207 Сім, для фази В – 0,186 Сім і для фази С –0,165 Сім. Струм (фіг. 2) в нульовому дроті дорівнює векторній сумі струмів трьох фаз – 7,8 А. При справній мережі напруга на нульовому дроті відносно землі складає величину не більш 1 - 2 В, в іншому випадку необхідно приймати міри по збільшенню діаметру нульового дроту, симетруванню навантажень по фазам, або застосовувати інші засоби (додаткове заземлення). Припустимо, відбувся обрив нульового дроту. Електроустановки в цьому випадку виявляються з'єднаними в зірку без нульового дроту. Напруга на загальній крапці зірки (фіг. 1), тобто на нульовому дроті відносно землі U0 визначається з виразу: U0 = U aYa + U bYb +U cYc Ya + Yb + Yc , де - Ua, Ub, Uc відповідно фазні напруги фаз А, В, С; Ya, Yh, Yc провідності навантажень фаз А, В, С. Для нашого прикладу Uo = 14 В. Напруга фази А відносно землі 207 В, фази В – 220,4 В і фази С 232 В. Як слідує з прикладу, напруги на навантаженнях в цьому випадку близькі номінальним і обрив нульового дроту відомим способом не може бути визначений. При обриві нульового дроту при неравномірному навантаженні з'являється напруга нульовий дріт - земля. На діаграмі фіг. 1 ця напруга зображена вектором Uo. Максимально можливий вирівнювальний струм нульовий дріт - земля (вектор І0 фіг. 2) дорівнює 7,8 А. Цей струм великий і для контрольної мети його необхідно обмежити. При протіканні струму нульовий дріт - земля утвориться нерівність струмів в нульовому і фазному дротах на величину струму відгалуження. Величина цієї асиметрії струмів контролюється і при надужитті асиметрії струмів порогового значення відбувається захисне відключення. Порогове значення асиметрії струмів обов'язково відповідає пороговому значенню напруги нульовий дріт земля, що знаходиться в межах 3 - 15% номіналь 2 33903 ної напруги мережі. Реалізують спосіб наступним чином. Приклад 1. Для захисту електрообладнання квартири багатоквартирного будинку фазний і нульовий дроти квартирної мережі після рахівника включаються послідовно з півобмотками трансформатора струму нульової послідовності, утворюючи його первинну обмотку, а вихідна обмотка трансформатора підключається до входу виконуючого вузла. Нульовий дріт квартирної електромережі з'єднується з додатковим заземленням через обмежувач струму. Приклад 2. Для захисту електрообладнання багатоквартирного будинку напруга до дому подається через трифазний автоматичний кому-таційний блок. На виході з комутаційного блоку три фазні дроти мережі і нульовий дріт включаються послідовно з відповідними півобмотками трансформатора струму нульової послідовності. Вказані дроти утворюють його первинну обмотку. Нульовий дріт мережі на виході з трансформатора стру му нульової послідовності з'єднується з додатковим заземленням через обмежувач струму. Приклад 3. Відомі випадки виходу з ладу при обриві нульового дроту трифазних електродвигунів холодильних агрегатів підприємств громадського харчування. Для захисту цих трифазних електродвигунів три фазні і нульовий дроти живлячого кабеля включені послідовно з обмотками трансформатора струму нульової послідовності і утворюють його первинну обмотку. На виході з трансформатора струму нульової послідовності нульовий дріт живлячої мережі з'єднаний з додатковим заземленням через обмежувач струму. Використання запропонованого засобу дає можливість надійного відключення електроустановок мережі при пошкодженні нульового дроту, що в свою чергу дозволить зменшити втрати населення, установ і підприємств на ремонт вийшовших з ладу електроустановок, а також зменшити виплати електропостачаючих підприємств по судовим позовам стосовно відшкодування втрат абонентів по причині пошкодження нульового дроту. Фіг. 1 3 33903 Фіг. 2 ____________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4