УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО ТОКА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО ТОКА


RU (11) 2268524 (13) C1

(51) МПК
H02H 3/16 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004125260/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.08.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.08.17 
(45) Опубликовано: 2006.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 177958 A1, 01.01.1966. RU 2160953 С2, 20.12.2000. RU 2157038 C1, 27.09.2000. SU 843081 A1, 30.06.1981. GB 1058181 А, 08.02.1967. 
(72) Автор(ы): Вайнштейн Роберт Александрович (RU); Шестакова Вера Васильевна (RU); Юдин Святослав Михайлович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU) 
Адрес для переписки: 634050, г.Томск, пр. Ленина, 30, Томский политехнический университет, отдел интеллектуальной и промышленной собственности 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО ТОКА

Использование: для защиты от замыканий на землю. Технический результат заключается в устранении зоны нечувствительности в работе защиты. Устройство, основанное на принципе наложения на сеть оперативного тока с частотой 25 Гц, содержит источник оперативного тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором, фильтры токов нулевой последовательности, установленные на каждой линии сети, и реагирующие органы, подключенные к фильтрам токов нулевой последовательности, причем в качестве источника оперативного тока с частотой 25 Гц применен параметрический делитель частоты, содержащий выходную обмотку, расположенную на совмещенных стержнях двух магнитопроводов, включенную последовательно с дугогасящим реактором, первую обмотку возбуждения, расположенную на внешнем стержне первого магнитопровода, включенную последовательно со второй обмоткой возбуждения, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода, причем обмотки возбуждения подключены через диод к сети собственных нужд переменного тока, а обмотка колебательного контура, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов, замкнута на последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю [Сирота И.М. Трансформаторы и фильтры напряжения и тока нулевой последовательности.. - Киев: Наукова думка, 1983, 89 с.], содержащее источник оперативного тока частотой 20 Гц, фильтр напряжения нулевой последовательности, подключенный к энергоблоку, два частотных фильтра и два выпрямительных моста, присоединенных к вторичной цепи нулевых обмоток фильтра напряжения нулевой последовательности. 

Данное устройство может создать в первичной цепи только относительно малый оперативный ток, при котором трудно обеспечить надежную работу частотно-избирательных исполнительных органов. 

Также известно устройство для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока [Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем - М: Энергия. 1976, 360 с.], содержащее блок создания оперативного тока с частотой 100 Гц, включающий в себя расположенную на сердечнике дугогасящего реактора дополнительную обмотку, которая включается через контактор и выпрямитель на резистор.

Данное устройство имеет недостаток, который заключается в том, что оперативный ток с частотой 100 Гц вырабатывается только при протекании по дугогасящему реактору тока с частотой 50 Гц. При замыкании в нейтральных точках генераторов или двигателей ток с частотой 50 Гц по дугогасящему реактору не протекает, это исключает возможность выполнения защиты электрических машин без зоны нечувствительности.

Известно устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью [А.с. СССР №177958, МПК 2 Н 02 Н 3/16, БИ №2, 1966], выбранное в качестве прототипа, содержащее источник оперативного тока с частотой 25 Гц, представляющий собой катушку, индуктивность которой периодически изменяется, включенный последовательно с дугогасящим реактором, реагирующие органы, подключенные к фильтрам токов нулевой последовательности, которые установлены на каждой линии сети.

Недостатком данного устройства является то, что оперативный ток с частотой 25 Гц вырабатывается только при протекании по дугогасящему реактору тока с частотой 50 Гц. При замыкании в нейтральных точках генераторов или двигателей ток с частотой 50 Гц по дугогасящему реактору не протекает, это исключает возможность работы защиты при замыкании в нейтральных точках генераторов или двигателей, то есть имеет место зона нечувствительности.

Задачей изобретения является устранение зоны нечувствительности в работе защиты.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, основанном на принципе наложения на сеть оперативного тока с частотой 25 Гц, содержащем источник оперативного тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором, фильтры токов нулевой последовательности, установленные на каждой линии сети, и реагирующие органы, подключенные к фильтрам токов нулевой последовательности, согласно изобретению в качестве источника оперативного тока с частотой 25 Гц применен параметрический делитель частоты, содержащий выходную обмотку, расположенную на совмещенных стержнях двух магнитопроводов, включенную последовательно с дугогасящим реактором, первую обмотку возбуждения, расположенную на внешнем стержне первого магнитопровода, включенную последовательно со второй обмоткой возбуждения, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода, причем обмотки возбуждения подключены через диод к сети собственных нужд переменного тока, а обмотка колебательного контура, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов, замкнута на последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель.

Именно заявленное выполнение устройства обеспечивает устранение зоны нечувствительности за счет введения параметрического делителя частоты, включенного последовательно с дугогасящим реактором, причем в цепь колебательного контура параметрического делителя частоты введены последовательно соединенные емкость и линейный дроссель, так как при этом оперативный ток с частотой 25 Гц вырабатывается как при протекании тока дугогасящего реактора с частотой 50 Гц, так и при отсутствии этого тока, то есть как в нормальном режиме, так и при замыкании в нейтральных точках генераторов или двигателей, тем самым выполняется задача изобретения.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным прототипом, позволяет выполнить защиту от замыкания на землю без зоны нечувствительности. Данный технический эффект достигается за счет включения в цепь дугогасящего реактора вместо катушки, индуктивность которой периодически изменяется, параметрического делителя частоты, в обмотку колебательного контура которого введены последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель, причем емкость конденсатора и индуктивность линейного дросселя подобраны таким образом, что обеспечивается условие деления частоты на два, а на частоте 50 Гц емкостное сопротивление конденсатора и индуктивное сопротивление дросселя равны между собой, то есть имеет место условие резонанса напряжений.

На фиг.1 представлена принципиальная схема сети с элементами устройства для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, а на фиг.2 - схема источника оперативного тока с частотой 25 Гц.

Устройство содержит (фиг.1) источник оперативного тока с частотой 25 Гц 1, включенный последовательно с дугогасящим реактором 2, первый реагирующий орган 3, второй реагирующий орган 4, N-й реагирующий орган 5, которые подключены соответственно к первому фильтру тока нулевой последовательности 6, второму фильтру тока нулевой последовательности 7 и N-му фильтру тока нулевой последовательности 8, установленным на каждой линии сети с собственными емкостями 9, 10, 11, где N - число линий сети. 

Источник оперативного тока с частотой 25 Гц 1 (фиг.2) выполнен следующим образом. Выходная обмотка 12, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов 13, 14, включена последовательно с дугогасящим реактором 2. Первая обмотка возбуждения 15, расположенная на внешнем стержне первого магнитопровода 13, включена последовательно согласно со второй обмоткой возбуждения 16, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода 14, и подключена через диод 17 к сети собственных нужд переменного тока 18 (частота 50 Гц). Обмотка колебательного контура 19, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов 13, 14, замкнута на последовательно соединенные конденсатор 20 и линейный дроссель 21.

Реагирующие органы 3, 4, 5 могут представлять собой электромагнитные параметрические усилители, настроенные на частоту 25 Гц.

В качестве фильтров токов нулевой последовательности 6, 7, 8 могут быть применены кабельные трансформаторы тока нулевой последовательности.

В качестве диода 17 может быть использован, например, диод типа D242.

В качестве конденсатора 20 может быть использован, например, конденсатор типа КС-1.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети за счет напряжения на выходной обмотке 12 источника оперативного тока с частотой 25 Гц 1 по линиям сети протекают небольшие токи с частотой 50 Гц, определяемые собственными емкостями 9, 10, 11 линий. При замыкании на землю емкостная проводимость поврежденной линии шунтируется, и эквивалентная проводимость этой линии становится значительно больше проводимости неповрежденных линий, ток в поврежденной линии возрастает, и соответствующий реагирующий орган срабатывает и подает сигнал. Источник оперативного тока с частотой 25 Гц 1 при этом продолжает вырабатывать ток с частотой 25 Гц, так как ток дугогасящего реактора 2 с частотой 50 Гц не нарушает электромагнитный режим источника оперативного тока с частотой 25 Гц 1, потому что обмотка колебательного контура 19 замкнута на последовательно соединенные конденсатор 20 и линейный дроссель 21, настроенные в резонанс на частоте 50 Гц. Также при протекании по выходной обмотке 12 источника оперативного тока с частотой 25 Гц 1 тока с частотой 50 Гц не нарушается условие деления частоты на два. Это объясняется тем, что источник оперативного тока с частотой 25 Гц 1 относительно зажимов выходной обмотки 12 представляет собой трансформатор, роль вторичной обмотки в котором выполняет обмотка колебательного контура 19. Так как обмотка колебательного контура 19 замкнута на цепь из последовательно соединенных конденсатора 20 и линейного дросселя 21, настроенных в резонанс на частоте 50 Гц, то сопротивление этой цепи значительно меньше сопротивления ветви намагничивания этого трансформатора. Поэтому значительная доля тока дугогасящего реактора 2 с частотой 50 Гц ответвляется в цепь последовательно соединенных конденсатора 20 и линейного дросселя 21, и только малая часть этого тока попадает в ветвь намагничивания. Следовательно, электромагнитный режим источника оперативного тока с частотой 25 Гц 1 практически не изменяется, и оперативный ток с частотой 25 Гц вырабатывается как в нормальном режиме работы сети, так и при замыканиях на землю в любой точке сети, в том числе и в нейтральных точках генераторов или двигателей. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, основанное на принципе наложения на сеть оперативного тока с частотой 25 Гц, содержащее источник оперативного тока с частотой 25 Гц, включенный последовательно с дугогасящим реактором, фильтры токов нулевой последовательности, установленные на каждой линии сети, и реагирующие органы, подключенные к фильтрам токов нулевой последовательности, отличающееся тем, что в качестве источника оперативного тока с частотой 25 Гц применен параметрический делитель частоты, содержащий выходную обмотку, расположенную на совмещенных стержнях двух магнитопроводов, включенную последовательно с дугогасящим реактором, первую обмотку возбуждения, расположенную на внешнем стержне первого магнитопровода, включенную последовательно со второй обмоткой возбуждения, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода, причем обмотки возбуждения подключены через диод к сети собственных нужд переменного тока, а обмотка колебательного контура, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов, замкнута на последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru