Спосіб безперервного визначення комплексної провідності ізоляції фаз відносно землі електричного приєднання навантаження

Спосіб безперервного визначення комплексної провідності ізоляції фаз відносно землі електричного приєднання навантаження у трифазних електричних мережах з ізольованою нейтраллю, згідно з яким при наявності відмін провідностей ізоляції фаз відносно землі або при виникненні дефекту ізоляції в одній з фаз виконують вимірювання параметрів режиму на початку приєднання, який відрізняється тим, що додатково безперервно через однакові проміжки часу вимірюються миттєві значення струмів трьох фаз і напруги трьох фаз відносно землі, на підставі чого визначаються вектори зміряних струмів і напруг, обчис C2 2 51177 1 3 51177 4 виконувати чергування фаз і виміри параметрів у тупикових приєднаннях, наприклад на приєднанні цьому режимі. Спосіб дозволяє виявляти дефекти кабель - двигун. Навіть при вимірюванні напруги ізоляції фаз мережі, але для визначення конкретна початку приєднання і на обмотці статора двигуного приєднання навантаження де виник дефект на можна визначити провідності ізоляції тільки фаз потрібно вживати додаткові заходи, наприклад кабелю відносно землі і неможливо визначити послідовне вимкнення приєднань. Також недоліпровідності ізоляції фаз обмотки статора двигуна ком цього способу є те, що для його використання відносно землі, отже неможливо визначити появу у робочому режимі необхідно підключати ємність і дефекту ізоляції обмотки статора двигуна. Згідно з виконувати чергування фаз, що є складними опестатистичними даними дефекти ізоляції двигунів раціями і не завжди припустимими. З цього ж привиникають майже в п'ять разів частіше, ніж у кабеводу автоматизувати цей спосіб дуже складно. У лях. Тому виявлення дефектів у двигунах більш разі виникнення дефекту в ізоляції одній із фаз по важливіше. Несвоєчасне визначення дефекту ізовідношенню до землі, який супроводжується зміляції приєднання може призвести до його розвитку ною активної або ємнісної провідності, такий деі переходу дефекту у пошкодження і далі до повфект можна розглядати як ввімкнення додаткової ного руйнування двигуна та виникненню збитків, провідності. Але у цьому разі спосіб не дозволяє які виникають з-за порушення технологічного провизначити провідності, оскільки для цього треба цесу. знати величину провідності дефекту ізоляції. У основу винаходу поставлена задача створиВідомо спосіб визначення активної і ємнісної ти такий спосіб безперервного визначення комскладових опору ізоляції фаз мережі відносно зеплексної провідності ізоляції фаз відносно землі млі [RU 2136011 С1 Способ определения активной електричного приєднання навантаження у трьохи емкостной составляющих сопротивления изоляфазних електричних мережах з ізольованою нейтции фаз сети относительно земли 27.08.99, бюл. ралью при наявності відмін провідностей ізоляції №24], згідно з яким виконують вимірювання фазфаз відносно землі або у разі виникнення дефекту ної напруги мережі, напруги фаз мережі відносно цієї ізоляції в одній з фаз приєднання(кабель і двиземлі, напруги між нейтралью трьохфазної мережі гун, кабель і трансформатор та інші), у якому шляі землею при підключеній додатковій ємності, а хом вимірювання тільки на початку приєднання також виконується вимірювання цих величин до через однакові проміжки часу миттєвих значень підключення ємності. На підставі вимірювань спострумів трьох фаз і напруг трьох фаз відносно зесіб дозволяє згідно з наведеними співвідношеннямлі, забезпечити безперервне визначення комплеми розраховувати активну і ємнісну складові опору ксної провідності ізоляції фаз відносно землі. ізоляції фаз відносно землі майже при любій можПоставлена задача вирішується тим, що у ливій несиметрії напруг фаз мережі відносно земспособі, згідно з яким при наявності відмін провідлі. Однак спосіб також не дозволяє визначити безностей ізоляції фаз відносно землі або при виникпосередньо конкретне приєднання де виник ненні дефекту ізоляції в одній з фаз виконуються дефект ізоляції. Спосіб складний з-за необхідності вимірювання параметрів режиму на початку привключення додаткової ємності. Необхідність комуєднання, відповідно до винаходу додатково безпетацій ємності значно ускладнює виконання безперервно через однакові проміжки часу вимірюються рервного визначення параметрів ізоляції. миттєві значення струмів трьох фаз і напруги Найбільше близьким по технічній сутності є трьох фаз відносно землі, на підставі чого визнаспосіб визначення провідності ізоляції по відночаються вектори зміряних струмів і напруг, обчисшенню до землі [Сидоров А.И., Хусаинова Н.А. люється сума векторів трьох зміряних струмів фаз Определение проводимости изоляции по отношена початку приєднання, обчислюється різниця між нию к земле для сетей напряжением 6-35кВ с изодвома будь-якими векторами зміряних напруг і лированной нейтралью. Электричество. - 2001. визначається кут зсуву фаз між обчисленим век№5. C.12–18], згідно з яким параметри ізоляції тором суми струмів і обчисленим вектором різниці окремих фаз розподільчої мережі визначаються по між напругами, величину вектора сумарного струрезультатам вимірювання поточних значень рему зрівнюють з припустимим значенням і якщо жимних параметрів: на початку і кінці лінії визнавеличина сумарного струму більше припустимого, чаються напруги фаз мережі відносно землі, струто у залежності від величини зміряного кута зсуву ми фаз та кути зсуву фаз між цими напругами і фаз визначають фазу мережі, у якій виник дефект струмами. В способі враховується вплив приладів ізоляції і розраховують значення комплексних прокомпенсації реактивної потужності і несиметрії відностей ізоляції двох фаз відносно землі згідно з напруг та стр умів. наступними співвідношеннями: Загальними ознаками прототипу та заяв& U + U - 2U + & 2U - U - U & & I & I3 & 1 & 2 & 3 2 3 ляємого винаходу є вимірювання параметрів реY1i = 1 1 , & & & & & U1 + U2 + U3 × U1 - U3 жиму на початку елементу мережі(лінії, приєднання навантаження) при наявності відмін Y 3i = Y1i провідностей ізоляції фаз відносно землі або при а комплексну провідність ізоляції третьої фази, в виникненні дефекту цієї ізоляції в одній з фаз. якій виник дефект ізоляції, визначають згідно з Згідно із способом виконується вимірювання співвідношенням: діючих значень струмів, напруг і кутів зсуву фаз 1 & & & & & між струмом і напругою. Спосіб складний з-за того, Y 2i = I1 + I 2 + I 3 - U 1 × Y 1i - U 3 × Y 3i , & що потребує виконання вимірювань режимних U2 параметрів як на початку, так і на кінці лінії. Крім де &1 , &2 , &3 - вектори струмів фаз приєднання, I I I того, цей спосіб не може використовуватись на ( ( ( ) ( )( ) ) ) 5 51177 6 визначені на підставі не менше двох зміряних мит1 & & (10) Y 2i = (I + I + I - U1 × Y1i - U 3 × Y 3i тєви х значень струмів фаз; & 1 2 3 U2 & & & U1 , U2 , U3 - вектори напруг фаз відносно земВизначення векторів струмів і напруг у сталому режимі на підставі вимірів не менше двох митлі, визначені на підставі не менше двох зміряних тєви х значень через заданий проміжок часу Δt миттєвих значень напруг фаз відносно землі. виконується на підставі того, що ці напруги і струНаведені співвідношення отримані наступним ми змінюються по синусоїдальному закону. Напричином. На фігурі наведена заступна схема приєдклад для двох миттєви х значень напруги нання кабель-двигун. Фази приєднання 1, 2 і 3 маu1=UМ×sinωt1 та u2=UМ×sinω(t1+Δt) ють зосереджені комплексні провідності ізоляції відносно землі відповідно Y1i, Y2i, i Y3i(сумарна де UМ - максимальне значення напруги, вектор напруги визначається як провідність ізоляції фази кабелю і ізоляції фази обмотки статора двигуна або іншого навантажен& u cos w × Dt - u 1 + j × u U= 2 2 ня) і також відповідно комплексні провідності фаз sin w × D t навантаження Y1н, Y2н, Y3н(обмотка статора двигуТакі співвідношення можна отримати на підна приєднання або іншого навантаження). ставі алгоритму дво х вибірок. У працездатному стані навантаження його Визначення фази приєднання, в якій виник провідності фаз однакові і рівні одна другій. Тому дефект ізоляції або фази приєднання, комплексна можна враховувати провідності всіх фаз навантапровідність якої відрізняється від провідностей ження у нормальному робочому режимі однаковидруги х фаз, виконується на підставі того, що векми тор суми трьох струмів фаз на початку приєднання Y1н=Y2н=Y3н=Yн (1) зв'язаний з вектором струму через ізоляцію цієї Враховуючи (1) на підставі метода двох вузлів особливої фази. можна визначити напругу між нульовим вузлом Наприклад, для одного з приєднань власних навантаження і землею наступним чином: потреб 6кВ блоку 300МВт при наявності дефекту UY + U2 Y- 2H + U 3Y -3H 1 ізоляції фази 1 відносно землі кут зсуву фаз між U0 = 1 -1H = (U1 + U2 + U3 ). (2) Y-1H + Y- 2H + Y-3H 3 вектором сумарного струму трьох фаз і різницею векторів напруг фаз 1 і 2 відносно землі знахоУ початковому нормальному робочому режимі диться у межах 0-60° або 320-360°; при наявності дефекти в ізоляції фаз приєднання відсутні, а тому дефекту ізоляції фази 2 цей кут знаходиться у мекомплексні провідності ізоляції всіх фаз по відножах 200-300°; при наявності дефекту ізоляції фази шенню до землі рівні між собою. 3 цей кут знаходиться у межах 80-180°. Y1i=Y2i=Y3i Розрахунки комплексних провідностей ізоляції У нормальному режимі може мати місце відміфаз відносно землі у разі виникнення дефекту на провідності ізоляції однієї з фаз відносно провіізоляції не в фазі 2, як розглянуто вище, а в др угій дностей ізоляції других фаз. Також при виникненні фазі, виконуються згідно з співвідношеннями, анадефекту ізоляції в одній з фаз комплексна провідлогічними (3), (9) і (10). При цьому виконується ність ізоляції цієї фази, наприклад Y2i фази 2, змівідповідна заміна номерів фаз. ниться по відношенню до провідностей ізоляції Запропонований спосіб може використовувадвох др угих фаз. При цьому провідності ізоляції тись при однакових провідностях ізоляції у всіх двох др уги х фаз залишаються рівними між собою. фазах(величина вектора сумарного струму рівна Y1i=Y3i (3) нулю). Для цього виконується підключення додатЗгідно з законами Кірхгофа для заступної схекової ємності між землею і однією з фаз мережі на ми, наведеної на фігурі, запишемо рівняння для початку приєднання, наприклад між фазою 2 і зеструмів трьох фаз на початку приєднання. млею. Тоді комплексні провідності ізоляції фаз (4) I1 = U1 × Y- 1i + (U1 - U0 )Y-H визначаються згідно з наведеними співвідношен(5) I2 = U2 × Y- 2i + (U2 - U0 )Y- H нями (3), (9) і (10). Для фази, в якій виконувалось включення додаткової ємності (у прикладі фаза 2) (6) I3 = U3 × Y- 3i + (U3 - U0 )Y- H в результаті розрахунків буде знайдено сумарну Запишемо рівняння для суми фазних струмів провідність ізоляції дійсної провідності і додаткона початку приєднання. вої. Тому дійсна провідність ізоляції цієї фази роз& & & & & & (7) U1 × Y-1i + U 2 × Y- 2i + U 3 × Y- 3i = I1 + I2 + I3 раховується згідно з наступним виразом Із (5) та (7) з урахуванням (3) знайдемо комY'-2i=Y-2i-jωCд плексну провідність фази навантаження. де j= - 1 ; ω - кутова часто та напруги мережі & & Y1i (U1 + U 3 ) - &1 - &3 I I ω=2pf; f - частота напруги мережі, 1/с; Сд - величи(8) YH = & & на додаткової ємності, Ф. U2 - U0 При необхідності активний опір і ємність кожІз (4) з урахуванням (8) знайдемо комплексну ної фази приєднання можна визначити по резульпровідність ізоляції фази 1 відносно землі. татам обчислених комплексних провідностей ізо& & & & & & & I1(U1 + U2 + 2U3 ) + I3 (2U1 + U2 + U3 ) ляції фаз відносно землі згідно з (9) Y1i = & & & & & співвідношеннями (U + U + U )(U - U ) 1 2 3 1 3 Комплексна провідність ізоляції фази 3 відносно землі визначається згідно з (3), а фази 2 із співвідношення (7) як Ri = 1 Re[Y-i ] Ci = Im [Y-i ]w 7 51177 8 Використання способу дозволяє своєчасно безперервне автоматичне визначення параметрів виявити виникнення дефекту ізоляції електричних ізоляції окремих приєднань без будь-яких комутаприєднань навантаження, що особливо важливо цій. На відміну від звичайних методів, заснованих для електричних двигунів, а також дозволяє вина вимірюванні струмів нульової послідовності, значати остаточний ресурс ізоляції елементів приспосіб дозволяє визначати не тільки приєднання, а єднання. Спосіб не потребує додаткового вимірюй фазу, в якій виник дефект ізоляції. вального електроустаткування і забезпечує Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601