Показана возможность использования индуктивного параметрона как реагирующего органа в защитах от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью. Защита с параметроном является селективной и равночувствительной, обладает достаточной чувствительностью

Мусин, А. Х.

Шмойлов, Анатолий Васильевич

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

ИЗВЕСТИЯТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГОКРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМ. С. М. КИРОВА'Том 295 1976о  в о з м о ж н о с т и  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНДУКТИВНОГО ПАРАМЕТРОНА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮA. X. МУСИН, А. В. ШМОИЛОВ(Представлена научным семинаром кафедры электрических станций)В существующих в настоящее время защитах от замыкания на зем­лю используются трансформаторы тока нулевой последовательности (ТНП). Мощность во вторичной цепи, получаемая от ТНП, иногда ока­зывается недостаточной. При использовании направленных защит при­ходится считаться с угловой погрешностью ТНП. Для увеличения мощ­ности во вторичной цепи применяют ТНП с подмагничиванием. Полу­чаемая при этом мощность зависит от величины тока нулевой последо­вательности и фазы подмагничивания.Применение индуктивного параметрона позволяет получить мощ­ность во вторичной цепи, не зависящую от величины тока нулевой пос­ледовательности.На рис. 1 приведено распределение полного тока нулевой последо­вательности при замыкании на землю в сети с изолированной нейт­ралью. На каждой линии уста­новлен параметрон П, при помо­щи которого фиксируется направ­ление этого тока и определяется поврежденная линия.Принцип устройства пара­метрона показан на рис. 2. Оба кольцевых магнитопровода А и Б охватывают три фазы защищае­мой электроустановки, например кабель. Обмотки подмагничива­ния w іА и w\B соединены между собой последовательно встречцо. Ко вторичной обмотке W 2 под­ключен конденсатор С, образую­щий с индуктивностью вторичной обмотки параметрически возбуж­даемый колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц. В цепь питания обмоток подмагничива­ния включены управляемый контакт К  и соединенное с ним параллель­но сопротивление z .Возникающее при замыкании на землю напряжение нулевой после­довательности Uo прикладывается к обмоткам подмагничивания через3ÜOРис. 1. Распределение тока нулевой после­довательности при замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью.100сопротивление z (контакт К  разомкнут). Существующий при этом ток замыкания на землю Io наводит во вторичной обмотке э.д.с., зависящую от величины тока /о. Через некоторое время контакт К  замыкается, на­пример после срабатывания реле контроля изоляции, щунтируя сопро­тивление Z1 и к обмоткам подмагничивания прикладывается полное напряжение Uo. При этом в колебательном контуре всегда возникают стационарные параметрические колебания с амплитудой, не зависящей от величины тока Io. Это обстоятельство дает возможность получить выходную мощность, не зависящую от величины тока I 0. Амплитуда возникших колебаний может регулироваться при неизменной величинеРис. 2. Принцип устройства параметрона. А и Б — два одинаковых замкнутых магнитопровода; ШіАи Wiв —обмотки подмагничивания с одинаковым количест­вом витков; W 2 — вторичная обмотка; С — конденсатор; К — управляемый кон­такт; г — сопротивление; U0—напряжение подмагничивания; Z0—ток замыкания на землю; ВУ — выходное устройство, представляющее собой орган фазовой селекции; Uon — опорное напряжение.напряжения подмагничивания U0 путем изменения конструктивных па­раметров параметрона. Причем фаза стационарных колебаний жестко связана с фазой напряжения подмагничивания U0 и может иметь толь­ко одно из двух возможных значений: +90° или —90°. Управление этой фазой осуществляется фазой тока замыкания на землю I 0. На рис. 3 приведены характеристики управляемости фазой колебаний параметро­на. Как видно из рисунка (кривая 1 ), теоретически в области 45°< ср<  <225° возникающие параметрические колебания имеют фазу +90°; в области 2 2 5 °< ф < 4 5 °  — фазу —90°.Практически (кривые 2 и 3) фазовые области однозначного воз­буждения меньше 180°. Увеличение значения тока I0 приводит к приб­лижению фазовых областей к 180°. Центры фазовых областей имеют значение фо = —45° и ф0=135°. Чем больше отличается значение ф от Фо, тем большее значение I0 необходимо для надежного управления фа­зой параметрических колебаний. Минимальное значение I 0 для надеж­ного управления получается при ф =  фо . Для обеспечения этого необхо­димо (рис. 4) параметроны подмагничивать напряжением U J 1 поверну­тым относительно U0 на угол —45°, Тогда фаза полного тока замыка-101ния на землю будет отличаться от фо па угол ô, обусловленный наличи­ем активной составляющей / а в токе замыкания на землю. Однако ве­личина I a составляет не более 2—3% от полного тока замыкания на землю [1]. Поэтому величиной ô можно пренебречь.Введение в цепь подмагничивания параметрона управляемого кон­такта К  и сопротивления z позволяет исключить влияние остаточной намагниченности сердечников на управляемость фазой параметричес­ких колебаний, повышая тем самым чувствительность устройства к ве­личине тока замыкания на землю / 0. Величина сопротивления z должна быть выбрана такой, чтобы величина напряжения, прикладываемого непосредственно к обмоткам подмагничивания при разомкнутом контак­те K 9 была недостаточной для возбуждения параметрических колебаний.Влияние высших гармоник в токе / о сказывается на управляемости фазой параметрона со значений: третья гармоника — при превышенииРис.  ^3. Характеристики управляемости Рис. 4. Векторная диаграмма токов фазой колебаний параметрона. P — вероят- и напряжений при замыкании наность возникновения параметрических коле- землю в сети рис. 1.баний с фазой +90°; ф — угол сдвига фаз между напряжением подмагничивания и током замыкания; 1—теоретическая кривая;2, 3 — экспериментальные кривые соответ­ственно при 102 > /оз.тока I q в  п я т ь  раз; пятая — в восемь раз, и т. д. В существующих сетях такого уровня высших гармоник в токе замыкания на землю не встре­чается [2 ].Возникающие в колебательном контуре параметрические колебания несут в себе информацию как о факте появления замыкания на зем­лю, так и о фазе замыкания. Возникновение параметрических колеба­ний свидетельствует о наличии замыкания на землю, а фаза возникаю­щих колебаний дает возможность судить о фазе (направлении) тока замыкания. Последнее позволяет выявить поврежденный фидер.В качестве выходного органа фазовой селекции может быть исполь­зован усилитель среднего значения тока с фазовым управлением, на­грузкой которого является реле РЭС-9.Выше предполагалось питание параметронов осуществлять от до­полнительной обмотки трансформатора напряжения НТМИ. В случае установки большого количества параметронов мощность НТМИ может оказаться недостаточной для питания всех параметронов. Тогда возмож­но осуществить питание параметронов однополярными импульсами то­ка с частотой 100 Гц, формируемыми от постороннего источника посто­янного тока. Формирование может быть осуществлено при помощи ти­ристора. Подмагничивание параметрона импульсами с частотой 100 Гц позволяет исключить влияние небаланса, обусловленного неиндентично- стью сердечника А и Б, на управляемость фазой параметров. Управдя-P102ющие импульсы формируются из напряжения нулевой последовательно­сти !!Уо-Результаты экспериментальной проверки параметрона как реаги­рующего органа защиты от замыканий на земле приведены в приложе­нии.Выводы•>1. Показана возможность применения индуктивного параметрона как реагирующего органа в защитах от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.2. Экспериментальная проверка предложенного устройства показа­ла, что защита с параметроном является селективной и обладает чувст­вительностью 0 ,ЗЛ к току нулевой последовательности.3. Выходное напряжение параметрона не зависит от тока нулевой последовательности, т. е. защита является равночувствительной. Это по­зволяет просто выполнить логическую часть защиты, используя мало­чувствительные реле.ПриложениеВ лабораторных условиях был испытан индуктивный параметрон (рис. 1). Магнитопроводы А, Б набраны из трансформаторной стали Э41 типа Г—25. Толщина набора каждого магнитопровода 8  мм. Пара­метры обмоток ^ 1A =  б =  1100 витков, провод ПЭЛ0О,51; Oy2=  1900 витков, провод ПЭЛ0О,41. Окно в чистоте 75X75 мм.Величина емкости C = 2 мкФ (М БГЧ— 1; 2 ж/сФ+10%, Z7H =  250ß).В качестве сопротивления г включено сопротивление активное. Ток I 0 пропускался по проводнику, проходящему внутри окна параметрона. Напряжение подмагничивания равнялось 92 В (50 Гц). Величина г при­нята такой, что величина напряжения, прикладываемого непосредствен­но к обмоткам подмагничивания при разомкнутом контакте К , равня­лась 32 В.Напряжение U2 возникающих параметрических колебаний равня­лось 180 В (50 Гц). Минимальная величина тока / 0, надежно управляю­щая фазой напряжения U2l равнялась 0,3 А.Потребляемая цепью подмагничивания мощность 30 BA1 отбирае­мая от выходной цепи — 3 BA.В качестве выходного устройства использовалось реле напряжения PH с двумя обмотками. К одной обмотке прикладывалось опорное на­пряжение Uou в фазе с U0 такой величины, чтобы реле не срабатыва­ло. Другая обмотка подключалась к выходу параметрона.ЛИТЕРАТУРА1. Ф. А. Лихачев.  Выбор, установка и эксплуатация дугогасящих катушек. М., ГЭИ, 1955.2. А. А. Грикманис,  Я. К. Розенкронс.  Отыскание однофазных замыканий на землю. «Электрические станции», № 7, 1965,

О возможности использования индуктивного параметрона для защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University