SU736257A1

SU736257A1 - Device for protection of three-phase electric equipment from damage

Info

Publication number: SU736257A1
Application number: SU772504305A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Павлович Кузнецов; Андрей Александрович Кудрявцев; Александр Петрович Рыжков; Анатолий Иванович Селивахин; Расих Шарапович Сагутдинов
Original assignee: Всесоюзный Государственный Трест По Организации И Рационализации Районных Электростанций И Сетей
Priority date: 1977-06-23
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1980-05-25

Description

Изобретение относится к технике релейной защиты и противоаварийной автоматики в электрических установках, а более конкретно — к устройствам для защиты трехфазных электроустановках от обрыва фазы. ⁵ The invention relates to techniques for relay protection and emergency automation in electrical installations, and more particularly to devices for protecting three-phase electrical installations from phase failure. ⁵

Обрыв фазы в каждом из элементов электроснабжения, например, вследствие недовключения ножа разъединителя, масляного выключателя, перегорания предохранителя, вызывает неполнофазный режим работы у потребителя, который в ряде случаев приводит к выходу из строя двигателей, трансформаторов и нарушает технологический процесс у потребителя.A phase failure in each of the power supply elements, for example, due to a failure to turn on a disconnector knife, an oil switch, a fuse blown, causes an out-of-phase mode of operation for the consumer, which in some cases leads to failure of motors, transformers and disrupts the technological process for the consumer.

Известно устройство контроля непол— нофазных режимов, которое содержит трехфазный выпрямительный мост, подключенный к трансформатору напряжения 10/0,4 кВ и исполнительный орган [1]. При не- _Μполнофазном режиме на стороне 35 кВ на выходе трехфазного выпрямительного моста появляется сигнал, который воспринимается измерительным органом.A device for monitoring non-phase conditions is known, which contains a three-phase rectifier bridge connected to a voltage transformer 10 / 0.4 kV and an actuator [1]. When non _Μ polnofaznosti mode on the side of 35 kV at the output three-phase rectifier bridge appears a signal which is perceived by the measuring organ.

Недостатком этого устройства является, во-первых: недостаточная чувствительность при больших токах и низких COS Ч нагрузки на стороне 10 кВ; во-вторых, невозможность определения, какой именно из элементов схемы электроснабжения вызывает неполнофазный режим, а это, как известно, приводит к большим потерям времени. Например, невключение одной фазы масляного выключателя из-за механического повреждения может быть воспринято как обрыв одной фазы питаю- щей воздушной линии электропередач со всеми вытекающими отсюда последствиями. Целесообразно обнаруживать элемент с оборванной фазой дифференциальным методом.The disadvantage of this device is, firstly: insufficient sensitivity at high currents and low COS H loads on the side of 10 kV; secondly, the impossibility of determining which of the elements of the power supply circuit causes an out-of-phase mode, and this, as is known, leads to large losses of time. For example, failure to turn on one phase of the oil circuit breaker due to mechanical damage can be perceived as a break in one phase of the supply overhead power line with all the ensuing consequences. It is advisable to detect an element with a dangling phase by the differential method.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является дифференци·* альная токовая защита нулевой последовательности ИОднако использование дифференциальной токовой зашиты для определения элемента схемы электроснабжения, выэыва3 ющего неполнофазный режим невозможно, так как при неполнофазном режиме отсутствует ток в фазе во всех элементах схемы электроснабжения. Кроме того, дифференциальная токовая защита нулевой последовательности по принципу своего действия не реагирует на обрыв фазы в зоне своего действия, а реагирует только на короткие замыкания.The closest technical solution to the invention is differential current protection of the zero sequence of the electrical equipment; however, the use of differential current protection to determine an element of the power supply circuit, which produces an out-of-phase mode, is impossible because in an out-of-phase mode there is no phase current in all elements of the power supply circuit. In addition, the differential current protection of the zero sequence according to the principle of its action does not respond to phase failure in the zone of its action, but only responds to short circuits.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем контроля обрыва фазы.The purpose of the invention is the expansion of functionality by controlling the phase loss.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем датчики контроля режима, установленные по обе стороны от защищаемого объекта, дифференциально подключенные к испол736257 4 боты защищаемого элемента электроснабжения.This goal is achieved by the fact that in the known device containing mode sensors installed on both sides of the protected object, differentially connected to the Executive 736257 4 bots of the protected power supply element.

В случае, если произойдет неполно— фазный режим работы, вызванный защища5 емым объектом 3, система напряжения со стороны питания остается симметричной, а со стороны отходящих токопрово— дов нарушается, при этом на электроде 2 появляется напряжение и исполнительный 10 орган 4 срабатывает.In the event that an incomplete phase operation occurs due to the protected object 3, the voltage system on the supply side remains symmetrical, and on the side of the outgoing current conductors it is violated, and voltage appears on the electrode 2 and the actuator 10 activates 4.

Расположение электродов 1 и 2 в плоскости, параллельной плоскости токо— проводов, перпендикулярно и симметрично относительно этих токопроводов обра— 15 зуют антенный фильтр напряжения нулевой последовательности, так как при этом частичные емкости антенна — токо.The arrangement of electrodes 1 and 2 in a plane parallel to the plane of the current conductors, perpendicularly and symmetrically with respect to these current conductors, forms an antenna filter of voltage of zero sequence, since in this case the partial capacitance of the antenna is current.

нительному органу, датчики контроля выполнены в виде антенных фильтров напряжения нулевой последовательности. При 20 этом при расположении токопровод в одной плоскости антенный фильтр· напряжения нулевой последовательности может быть выполнен в виде электрода и расположен в плоскости, параллельной плос— 25 кости токопроводов, перпендикулярно и симметрично относительно этих токопроводов.body, control sensors are made in the form of zero-sequence antenna voltage filters. At the same time, when the current lead is located in the same plane, the antenna filter of zero sequence voltage can be made in the form of an electrode and is located perpendicularly and symmetrically with respect to these current conductors in the plane parallel to the plane of the 25-wire conductors.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, вариант выпол— зо нения; на фиг. 2 — вариант выполнения исполнительного органа; на фиг. 3 схема замещения антенного фильтра напряжения нулевой последовательности;In FIG. 1 schematically shows the proposed device, an embodiment; in FIG. 2 - an embodiment of an executive body; in FIG. 3 equivalent circuit of the antenna filter voltage zero sequence;

на фиг. 4 — векторная диаграмма напря— 35 жений.in FIG. 4 is a vector diagram of stresses — 35 voltages.

Устройство содержит два электрода 1 и 2, установленные по обе стороны от защищаемого объекта 3, которые дифференциально подключены к исполнительно— до му органу 4. Электрод 1 установлен в плоскости, параллельной плоскости питающих токопроводов 5, 6 и 7, симметрично относительно ник, электрод 2 установлен в плоскости, параллельной плоскости от— 45 ходящих токопроводов 8, 9 и 19, симмет рично относительно них.The device contains two electrodes 1 and 2, mounted on both sides of the protected object 3, which are differentially connected to the executive body 4. Electrode 1 is installed in a plane parallel to the plane of the supply conductors 5, 6 and 7, symmetrically with respect to nickname, electrode 2 It is mounted in a plane parallel to the plane of 45 outgoing conductors 8, 9 and 19, symmetrically with respect to them.

Устройство работает следующим образом. При нормальном режиме работы, когда напряжения питающих токопроводов 5, 6 и 7 составляют симметричную систему, потенциал, наведенный на электроде 1 за счет емкостных связей между электродом 1 и токопроводами 5, 6 и 7. равен нулю. Точно так же равен нулю потен- 55 циал на электроде 2, и на выходе исполнительного органа 4 отсутствует сигнал, указывающий на неполнофазный режим рапровод С_ - С, , - СThe device operates as follows. In normal operation, when the voltages of the supply conductors 5, 6 and 7 make up a symmetrical system, the potential induced on the electrode 1 due to capacitive coupling between the electrode 1 and the conductors 5, 6 and 7. is zero. In the same way, the potential at electrode 2 is equal to zero, and there is no signal at the output of the actuator 4 indicating an incomplete phase mode of the conductor С_ - С,, - С

Э О-? 7-4 и собственные емкости ны (см. фиг. 3).,Uh oh? 7-4 and their own capacities (see Fig. 3).,

Так как второй конец антенных фильт ров напряжения нулевой последователь ности включен на землю, то предлагаемое устройство реагирует при неполнофазном режиме на напряжение нулевой последо вательности, и не зависит от величины нагрузки. На фиг. 4 представлена векторная диаграмма фазных напряжений при неполнофазном режиме (обрыв фазы 1) относительно земли. Как известно, такая система напряжений раскладывается на напряжение прямой., обратной и нулевой последовательностей.Since the second end of the zero-sequence voltage antenna filter is connected to ground, the proposed device responds to a zero-sequence voltage in non-phase mode and does not depend on the load value. In FIG. 4 is a vector diagram of the phase voltages in an out-of-phase mode (phase 1 break) relative to the earth. As you know, such a system of voltages is decomposed into direct voltage., Reverse and zero sequences.

На электродах 1 и 2 вследствие равенства частичных емкостей С. , — С, ,О' г· г о- S-1 ь-н ~ ^С'5-1 « ^С6-2 ^С9-2 ” ^С10-2 ^напР^яЖенИяпрямой и обратной последовательностей равны нулю, а напряжение нулевой последовательности будет выделяться на антенном фильтре напряжения нулевой последовательности.On the electrodes 1 and 2, due to the equality of the partial capacitances C., - C,, O 'g · g о - S-1 bn ~ ^C ' 5-1 " ^C 6-2 ^C 9-2" ^C 10-2 ^nap P ^yaZhenIya forward and reverse sequences are zero, and the residual voltage will be allocated on the antenna filter of zero sequence voltage.

В случае, если неполнофазный режим в контролируемой цепи вызван незащи— щаемым объектом, а замыканием на зем лю одного из проводов или обрывом, не подлежащим контролю настоящим устрой— ством, то система напряжения, как со стороны питающих, так и со стороны отходящих токопроводов изменяется едина— 50 новым образом и исполнительный орган не срабатывает.In the event that the non-phase mode in the controlled circuit is caused by an unprotected object and if one of the wires is shorted to ground or an open that cannot be controlled by this device, the voltage system changes both from the supply side and from the outgoing conductors one - 50 in a new way and the executive body does not work.

На фиг. 2 приведен вариант выполнения релейного элемента исполнительного органа с использованием разрядника. Исполнительный орган содержит разрядник в виде индикаторной лампы 11, реле 12, конденсатор 13, диоды 14 и 15, кнопку 16 и потенциометры 17 и 18. Клеммы и 20 предназначены для подключения антенных фильтров напряжения нулевой последовательности. При повреждении объекта, контролируемого данным элементом, и появлении разности напряжений на соответствующих антенных фильтрах напряжения нулевой последовательности, начинает заряжаться конденсатор 13. При возрастании напряжения до напряжения зажигания лампы 11 последняя зажигается и через обмотку реле 12 прокодит ток разряда конденсатора 13, под действием которого реле срабатывает. Лампа 11 используется одновременно в качестве визуального индикатора. Кнопка 15 16 позволяет производить проверку работоспособности устройства в процессе эксплуатации. Потенциометры 17 и 18 предназначены для использования в качестве корректоров, снижающих величи— ²⁰ну напряжения небаланса, вызванного неточностью установки соответствующих ан генных фильтров напряжения нулевой последовательности.In FIG. 2 shows an embodiment of a relay element of an actuator using an arrester. The executive body contains a spark gap in the form of an indicator lamp 11, a relay 12, a capacitor 13, diodes 14 and 15, a button 16 and potentiometers 17 and 18. Terminals and 20 are designed to connect zero-voltage voltage filter antennas. When the object controlled by this element is damaged and the voltage difference appears on the corresponding antenna filters of zero sequence voltage, the capacitor 13 starts charging. When the voltage rises to the ignition voltage of the lamp 11, the last one is ignited and the discharge current of the capacitor 13 is transmitted through the winding of the relay 12, under which the relay triggered. Lamp 11 is used simultaneously as a visual indicator. Button 15 16 allows you to check the operability of the device during operation. Potentiometers 17 and 18 are intended for use as correctors that reduce the magnitude of ²⁰ well of unbalance voltage caused by inaccuracy in the installation of the corresponding zero-sequence voltage gene filter.

Claims

It is not possible to operate in full phase mode, as in the case of an incomplete phase mode, there is no current in the phase in all the elements: the power supply circuit. In addition, the differential current protection of the zero sequence does not react to the phase failure in the area of its action according to the principle of its action, but responds only to short circuits. The purpose of the invention is the expansion of the ph: к functional possibilities by controlling the phase loss. This goal is achieved by the fact that in a known device containing mode control sensors installed, on both sides of the protected object, differentially connected to an actuator (to a specific organ, the contrap sensors are made in the form of antenna filters of zero-sequence voltage. the location of the conductor in the same plane, the antenna filter of the voltage of the zero sequence can be made in the form of an electrode and is located in a plane parallel to the plane of the conductors, perpendicularly and symmetrically Fig. 1 shows schematically the proposed device, an embodiment, Fig. 2 shows an embodiment of the actuator, and Fig. 3 shows a replacement circuit for an antenna filter of a zero-sequence voltage in Fig. 4, a voltage vector diagram The device contains two electrodes 1 and 2, installed on both sides of the protected object 3, which are differentially connected to the executive K-fy organ 4. Electrode 1 is installed in a plane parallel to the plane of the power conductors 5, 6 and 7, s mmetrichno relative thereto, ustano1zlen electrode 2 in a plane parallel to the plane conductors boiling waste 8, 9 and 19, relative to Simm ary nickname. The device works as follows. In normal operation, when the voltage of the supply conductors 5, 6 and 7 is a symmetrical system, the potential induced on electrode 1 due to capacitive connections between base 1 and conductors 5, b and 7 is zero. Similarly, the power at electrode 2 is zero, and there is no signal at the output of the actuator 4 indicating an incomplete operating mode of the protected electrical power supply element. In the event that an incomplete phase operation caused by the protected object 3 occurs, the voltage system on the supply side remains symmetrical, and on the side of the outgoing conductors it breaks, the voltage appears on the electrode 2 and the actuator 4 fails. The arrangement of electrodes 1 and 2 in a plane parallel to the plane of the current leads, perpendicular and symmetrical with respect to these conductors, forms an antenna filter of zero sequence voltage, since the partial capacitances of the antenna are current. Sd wire C and, and their own capacitances C, - C are equal to /, about -1-56) (see Fig. O., Since the second end of the antenna filters of the zero-sequence voltage is connected to ground, the proposed device reacts in the incomplete-phase mode to zero sequence voltage, and does not depend on the magnitude of the load. Fig. 4 shows a vector diagram of phase voltages in the case of an incomplete phase mode (phase 1 interruption) relative to the ground. As is well known, such a voltage system is decomposed to direct, reverse, and zero sequences. On elect Odes 1 and 2 due to the equality of the partial capacitances C. t C., „„. „5t L – H - C, and 10–2 voltages of the forward and reverse sequences are equal to zero, and the zero sequence voltage will be allocated on the antenna filter zero sequence voltage. In case the incomplete-phase mode in the controlled circuit is caused by an unprotected object, and a short to ground of one of the wires or an open circuit not subject to control of this device, then the voltage system, both from the supply side and from sides of current conductors an identical manner and an actuator is not activated. Fig. 2 shows an embodiment of the relay element of the executive body using a bit. The actuator contains a discharge lamp in the form of an indicator lamp 11, a relay 12, a capacitor 13, diodes 14 and 15, a button 16 and potentiometers 17 and 18. Terminals 5 19 and 20 are designed to connect the antenna to the zero-sequence voltage filters. If the object controlled by this element is damaged, and a voltage difference appears on the corresponding antenna filters of the zero-sequence voltage, the capacitor 13 is charged. During the reverse voltage and voltage, before the ignition voltage of the lamp 11, the latter ignites and a current 12 passes through the winding of the relay 12. discharge capacitor 13, under the action of which the relay is triggered. The lamp 11 is used simultaneously as a visual indicator. Button 16 allows for verification of the operability of the device during operation. Potentiometers 17 and 18 are intended for use as correctors that reduce the magnitude of the unbalance voltage caused by the inaccuracy of the installation of the corresponding zero-sequence analog voltage filters. Claim 1. Device for protection of three-phase electrical installation of alternating current against 7 damages, containing mode control sensors, installed on both sides of the protected object, differential-connected to the actuator, in order to extend the functionality By monitoring the phase failure, the control sensors are made in the form of antenna filters of zero-sequence voltage. 2. A device according to claim 1, characterized in that when the conductors are located in the same plane, the antenna filter of the zero sequence voltage is made as an electrode and is located in rmftiCKocTH parallel to the plane of the conductors perpendicularly and symmetrically relative to these conductors. Sources of information taken into account in the examination 1. Karpov I. V., Galyuk A, S. Incomplete-phase modes at substations of 35/10 kV and protection from them. Energia, No. 3.1968.

2. Fedoseev A. M. Relein protection of electrical systems. M., Energie, 1976, p. 313.

i / j

f /