Пристрій для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту

Пристрій для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту, включаючий виконуючий вузол, контакти якого 33904 величин відхилень напруг від норми на електроустановках. Крім того, відомий пристрій досить складний, тому що має у своєму складі два реле напруги з різними напругами спрацьовування і відпускання. В основу винаходу поставлена задача створення пристрою для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту, включаючого виконуючий вузол, контакти якого з'єднані послідовно з фазним і нульовим дротами електроустановок, обмежувач стр уму, з'єднаний між додатковим заземленням і нульовим дротом групи електроустановок, трансформатор струму нульової послідовності, первинна обмотка якого виконана у вигляді декількох ідентичних півобмоток, з'єднаних послідовно з фазними і нульовим дротами групи електроустановок, а вторинна обмотка - з виконуючим вузлом, що дає можливість підвищити чутли вість і, як слідство, покращити надійність захисного відключення електроустановок. Суттєвість винаходу полягає в тому, що пристрій для захисту електроустановок багатофазної мережі при пошкодженні нульового дроту, включаючий виконуючий вузол, контакти якого з'єднані послідовно з фазним і нульовим дротами електроустановок, а також обмежувач струму, з'єднаний між додатковим заземленням і нульовим дротом групи електроустановок і трансформатор струму нульової послідовності, первинна обмотка якого виконана в вигляді декількох ідентичних півобмоток, з'єднаних послідовно з відповідними фазними і нульовим дротами групи електроустановок, а вторинна обмотка - з виконуючим вузлом. Новим у заявляємому пристрої є те, що він додатково забезпечений обмежувачем струму, з'єднаним між додатковим заземленням і нульовим дротом електроустановок і трансформатором струму нульової послідовності, первинна обмотка якого виконана у вигляді декількох ідентичних півобмоток, з'єднаних послідовно з фазними і нульовим дротами електроустановок, а вторинна обмотка - з виконуючим вузлом. Нульовий дріт є загальним для групи електроустановок всіх фаз розповсюджувальної частини мережі, тому при його пошкодженні на лінійній частині мережі виникають умови для виходу з ладу електроустановок. Це відбувається в зв'язку з тим, що пошкодження нульового дроту на лінійній частині мережі призводить до розсиметровування 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 між додатковим заземленням і нульовим дротами електроустановок елементу електричної провідності утворить асиметрію струмів у фазному і нульовому дротах електроустановок, тобто утворить струм нульовий послідовності При обладнанні дротів навантаження трансформатором струму нульової послідовності, створюються умови для захисного відключення електроустановок від мережі по такому параметру, як асиметрія струмів у живлячих електроустановки дротах. Оскільки напруга на навантаженні дорівнює геометричній різниці фазної напруги і напруги нульовий дріт - земля, контроль справного стану нульового дроту по величині асиметрії струмів дозволяє здійснювати його з високою чутливістю і точністю. Так, наприклад, якщо величина напруги нульовий дріт - земля, при якому повинно відбуватися відключення електроустановок, складає 10 В, що відповідає стр уму асиметрії, наприклад 30 мА, відхилення струму спрацьовування на +/- 20% призведе до відхилення напруги нульовий дріт земля, при якому відбувається відключення, теж на +/- 20%, а результуюча розбіжність відносно 220 В складе незначну величину, менш +/- 1%. На фіг. 1 зображена принципова схема пристрою для захисту електроустановок трифазної мережі при обриві нульового дроту На фіг. 2 зображена векторна діаграма струмів трифазної мережі з заземленою нейтраллю. Наведений на фіг. 1 пристрій містить виконуючий вузол 1, розмикаючі контакти якого 2, 3 включені послідовно з фазним і нульовим дротами 4, 5 електроустановок 6, 7, обмежувач стр уму 8, з'єднаний між додатковим заземленням 9 і нульовим дротом 5 електроустановок 6, 7 і трансформатор струму нульової послідовності 10, первинна обмотка якого виконана у вигляді двох (для конкретної реалізації) ідентичних півобмоток 11, 12 з'єднаних послідовно з відповідними фазними і нульовим дротами 4, 5 гр упи електроустановок 6, 7, а вторинна обмотка 13 з виконуючим вузлом 1. Пристрій працює наступним чином. При справній мережі і електроустановках напруги в мережі близькі номінальним, електроустановки з'єднані у зірку з заземленою нейтраллю. Напруга між нульовим дротом 5 і додатковим заземленням 9 мала, струм через обмежувач струму 8 малий, струми у фазному дроті 4 і нульовому дроті 5 практично рівні і противофазні отже, струм ну-льової послідовності близький до нуля, напруга на обмотці 13 трансформатора струму нульової послідовності 10 мала, виконуючий елемент 8 знаходиться у спокійному стані і контакти 2, 3 замкнуті. При обриві нульового дроту лінійної частини мережі, внаслідок того, що нульовий дріт 5 є загальним для всіх груп електроустановок, виявляються з'єднаними у зірку без нейтралі. На фіг. 2 зображена векторна діаграма струмів мережі 380 В з навантаженнями фаз А, В, С, з'єднаними зіркою. Якщо прийняти навантаження фази А - 10 кВт, фази В - 9 кВт, а фази С - 8 кВт, то при фазній напрузі 220 В і чисто активному навантаженні, струми у фазах будуть рівні 45,4 A - для фази A, 40,9 А -для; фази В і 36,36 A - 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 у нульовому дроті дорівнює векторній сумі струмів трьох фаз і складає 7,8 А. При справній мережі напруга на нульовому дроті відносно землі складає величину не більше 1 - 2 В, в іншому випадку потрібно приймати міри по збільшенню діаметру нульового дроту, та по симметруванню навантажень по фазам. Припустимо, відбувся обрив нульового дроту. Електроустановки у цьому випадку виявляються з'єднаними у зірку без нейтралі Напруга на загальній крапці зірки, тобто на нульовому дроті роз 2 33904 повсюджувальної частини мережі відносно землі U0 визначається з виразу: U0 = U aY a + U bY b +U cY c Y a +Y b +Y c ретній реалізації блок 8 містить струмообмежуючий елемент провідності величиною 0,009 Сім. Іншим виводом блок 8 підключено до додаткового заземлення 9. На малюнку фіг. 1 показано також силовий трансформатор 15, наприклад 6/0,38 кВ. Від з'єднаних зіркою обмоток 380 В трансформатора 15 відходять до споживачів фазні А, В, С відповідно 16, 17, 18 і нульовий 14 дроти. На трансформаторній підстанції нульовий дріт 14 підключено до основного заземлення 19. Електроустановки 6, 7 створюють першу гр упу споживачів електроенергії, електроустановки 20, 21 - другу, а 22, 23 - третю. На фіг. 1 пристрій для захисту електроустановок багатофазної мережі встановлений тільки для однієї групи електроустановок 6, 7. При настанні аварійної ситуації саме ця група електроустановок буде обезструмлена. Приклад 2. Для конкретної реалізації пристрою для захисту електроустановок багатоквартирного житлового будинку, трансформатор струму нульової послідовності має 4 ідентичні півобмотки, які утворюють його первинну обмотку і включені послідовно у три фазні і нульовий дроти. Між нульовим дротом і землею включено обмежувач струму, наприклад елемент провідності. Приклад 3. Відомі випадки виходу з ладу при пошкодженні нульового дроту трифазних електродвигунів холодильних агрегатів підприємств громадського харчування В цьому випадку трансформатор струму нульової послідовності містить 4 ідентичні півобмотки. Ці півобмотки утворюють первинну обмотку трансформатора струму нульової послідовності і включені послідовно у фазні і нульовий дроти електроустановок. Обмежувач струму включено між нульовим дротом і землею. Утримуюча котушка контактора одержує живлення через нормально замкнутий контакт виконуючого елементу. Використання пристрою дозволяє зменшити витрати населення, установ і підприємств на ремонт вийшовших з ладу електроустановок, а також зменшити сплати електропостачаючих підприємств по судовим позовам стосовно відшкодування втрат абонентів, зумовлених пошкодженнями нульового дроту. , де - Ua, Ub, Uc відповідно фазні напруги фаз А, В, С; Ya , Yh, Yc провідності навантажень фаз А, В, С. Для нашого випадку U0 = 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 у цьому випадку близькі до номінальних і обрив нульового дроту відомим пристроєм не може бути виявлений. При протіканні стpyму в ланцюзі нульовий дріт - земля утворить нерівність струмів у фазному і нульовому дротах на величину струму відгалуження. Величина струму відгалуження є струмом асиметрії (струмом нульової послідовності) і вибрана такою, щоб напруга на елементі провідності знаходилась в межах 3 – 15% номінальної напруги мережі. При досягненні струму нульовий дріт – земля, тобто величині асиметрії струмів у нульовому та фазному дротах електроустановок порогового значення, яке відповідає певній величині напруги нульовий дріт - земля, відбувається відключення електроустановок. При цьому імовірність роботи мережі електропостачання з обірваним нульовим дротом практично виключається. Пристрій реалізують наступним чином. Приклад 1. На фіг. 1 показана реалізація пристрою для однієї квартири багатоквартирного житлового будинку. Через вите тороїдальне осердя трансформатора струму нульової послідовності 10 розмірами 32 х 20 х 13 продіті (в конкретній реалізації) фазний 4 і нульовий 5 дроти захищаємого приєднання. В цій реалізації фазний 4 і нульовий 5 дроти утворять дві ідентичні півобмотки 2, 3, які складають первинну обмотку трансформатора (1 виток). До вторинної обмотки 13 трансформатора струму н ульової послідовності 10 підключено виконуючий елемент 8, контакти якого 2 і 3 включені послідовно, відповідно у фазний 4 і нульовий 5 дроти навантаження. До нульового дроту 5 одним виводом підключено обмежувач стр уму 8. В конк 3 33904 Фіг. 1 4 33904 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