Пристрій для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту

Пристрій для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту, що містить реле напруги, розмикаючі контакти якого включені послідовно у живлячі навантаження дроти, який відрізняється тим, що забезпечений додатковим заземленням, з'єднаним через обмотку реле з нульовим дротом навантаження. (19) (21) 99020728 (22) 09.02.1999 (24) 15.02.2001 (33) UA (46) 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 р. (72) Щорс Михайло Дмитрович, Куденко Григорій Овсійович (73) Щорс Михайло Дмитрович, Куденко Григорій Овсійович 33303 Нульовий дріт є загальним для групи електроустановок всіх трьох фаз на розповсюджувальній частини мережі, тому при його пошкодженні на лінійній частині мережі виникають умови виходу з ладу електроустановок. Це відбувається у зв'язку з тим, що пошкодження нульового дроту на лінійній частині мережі призводить до розсиметрування напруг і наступного їх самобалансування на розповсюджувальній 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. Тому підключення додаткового заземлення до нульового дроту через обмотку реле напруги, контакти якого включені послідовно в живлячі навантаження дроти, призводить до утворення ланцюга контролю справного стану нульового дроту по параметру напруга нульовий дріт-земля. З досягненням величини цього параметру граничного значення відбувається спрацьовування реле, що своїми контактами відключає електроустановки. При цьому величина напруги нульовий дрітземля, при досягненні якої відбувається відключення електроустановки, становить 3-15% номінальної напруги мережі і відповідно до цього значення параметру вибирається напруга спрацьовування реле напруги. Оскільки напруга на навантаженні дорівнює геометричної різниці фазної напруги і напруги нульовий дріт-земля, то контроль справного стану нульового дроту за означеним параметром дозволяє здійснювати контроль з високою точністю і чутливістю. Так, наприклад, якщо номінальне значення напруги спрацьовування реле напруги 10 В, то при відхиленні цієї напруги на 20% результуюче відхилення відносно 220 В становитиме незначну величину, що не перевищує 1%. На фіг. 1 зображена електрична схема пристрою для захисту електроустановок трифазної мережі при пошкодженні нульового дроту. На фіг. 2 зображена векторна діаграма напруг мережі 380/220 В із заземленою нейтраллю. Пристрій, електрична схема якого зображена на фіг. 1, містить реле напруги 1, розмикаючі контакти якого 2, 3 включені послідовно у живлячі навантаження 4, 5 дроти 6, 7, а додаткове заземлення 8 з'єднане через обмотку реле 1 з нульовим дротом 7 навантаження. Пристроєм для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту обладнана тільки одна група електроустановок 4, 5. При настанні аварійної ситуації саме ця група струмоприймачів буде знеструмлена. Пристрій працює таким чином. При справній мережі і струмоприймачах напруги близькі до номінальних, електроустановки з'єднані в зірку із заземленою нейтраллю, напруга між нульовим дротом 7 і додатковим заземленням 8 мала, струм через реле 1 малий, воно знаходиться в спокійному стані і контакти 2, 3 замкнуті. При обриві нульового дроту 13, внаслідок того, що н ульовий дріт 7 є загальним для всіх гр уп, вони виявляються з'єднані у зірку без нейтралі, внаслідок чого з'являється можливість появи напруги нульовій дріт-земля. На фіг. 2 зображена векторна діаграма напруг мережі 380 В із з'єднаними зіркою навантаження ми. На діаграмі позначено вектором Ua - напруга фази А, вектором Ub - напруга фази В, вектором Uc - напруга фази С, а вектором Uo - напруга нульовий дріт-земля. Розміри векторів відповідають величинам напруг. При справному нульовому дроті на лінійній частині мережі крапкою О позначена напруга нульового дроту розповсюджувальної частини мережі. Напруга нульового дроту на розповсюджувальній частині мережі при обриві на лінійній частині позначена літерою О'. Суцільними лініями зображені вектори, які відповідають справному стану мережі. Пунктирними лініями зображені вектори, які відповідають обриву н ульового дроту. Якщо прийняти навантаження фази А - 10 кВт, фази В - 9 кВт, фази С - 8 кВт, то при фазній напрузі 220 В чисто активному навантаженні і неушкодженому нульовому дроті 13 опори навантажень мають значення: для фази А – 4,84 Ом, для фази В – 5,38 Ом, для фази С – 6,05 Ом. При обриві нульового дроту відбудеться перерозподіл навантажень і напруга Uo між нульовим дротом і землею буде рівнятись Uo = U a / Ra + U b / Rb + U c / Rc , 1 / Ra + 1 / Rb + 1 / Rc де Ua, Ub, Uc - відповідно фазні напруги фаз А, В, С; Ra, Rb, Rc - опори навантажень відповідно фаз А, В, С. У цьому випадку Uo=14 В. Напруги на навантаженнях будуть рівні геометричної різниці фазних напруг відповідної фази і напруги між нульовим дротом і землею. Для фази А це становитиме – 207 В, фази В – 220,4 В, фази С – 232 В. Напруги на навантаженнях в цьому випадку близькі до номінальних і за допомогою відомого пристрою пошкодження нульового дроту не може бути визначене. При справному нульовому дроті напруга нульовий дріт-земля не повинна перевищува ти 12 В. У іншому разі треба приймати міри з симетрування навантажень за фазами та зі збільшення діаметру нульового дроту. За допомогою запропонованого пристрою показане у прикладі пошкодження виявляється і може бути відпрацьоване захисне вимикання. Реалізують пристрій таким чином. Приклад 1. Пропонований пристрій (фіг. 1) призначено для захисту електроустановок однієї квартири багатоквартирного житлового будинку. Реле 1 представляє собою автоматичний вимикач, розцеплюючій механізм якого спрацьовує при надходженні до обмотки електромагніта змінної напруги 10-12 В. На фіг. 1 показано також силовий трансформатор 9. Від з'єднаних зіркою обмоток 380 В трансформатора 9 відходять до споживачів фазні А, В, С відповідно 10, 11, 12 і нульовий 13 дріт. Поблизу трансформатора 9 нульовий дріт 13 підключено до основного заземлення 14. Електроустановки 4, 5 утворюють першу груп у споживачів електроенергії, електроустановки 15, 16 - другу, а 17, 18 - третю. Приклад 2. У пристрої для захисту електроустановок багатоквартирного житлового будинку реле 1 представляє собою трифазний автоматичний вимикач, через силові контакти якого пода 2 33303 ються фазні напруги на окремі квартири. Вимикаюча котушка вимикача підключається в цьому випадку між нульовим дротом і додатковим заземленням, при пошкодженні нульового дроту відбудеться захисне відключення електроустановок всіх трьох фаз. Приклад 3. Відомі випадки виходу з ладу при пошкодженні нульового дроту трифазних електродвигунів холодильних агрегатів підприємств громадського харчування. В цьому випадку котушка, яка утримує контактор, що подає напругу на електродвигун, одержує живлення через нульовий дріт. Використання пристрою дозволить зменшити втрати населення, установ і підприємств на ремонт електроустановок, що вийшли з ладу, а також зменшити виплати електропостачаючих підприємств по судовим рішенням з відшкодування втрат абонентів через пошкодження нульового дроту. 3 33303 Фіг. 1 4 33303 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 ___________________________________________________________ 5