RU2230415C1 - Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кв - Google Patents
Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кв Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230415C1 RU2230415C1 RU2002127852/28A RU2002127852A RU2230415C1 RU 2230415 C1 RU2230415 C1 RU 2230415C1 RU 2002127852/28 A RU2002127852/28 A RU 2002127852/28A RU 2002127852 A RU2002127852 A RU 2002127852A RU 2230415 C1 RU2230415 C1 RU 2230415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutral
- current
- line
- input
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для защиты потребителей электрической энергии от перенапряжений, вызванных обрывом нулевого провода, и для обеспечения электро-, пожаро- и взрывобезопасности. Принцип действия предложенного устройства основан на использовании соотношения между токами в нулевом проводе и в заземлении нейтрали питающего трансформатора, которое зависит от физических параметров линии и количества повторных заземлителей на линии. Отличительной особенностью заявляемого устройства является то, что оно содержит датчики тока, которые через вычислительный блок, блоки проверки симметрии и принятия решения соединены с исполнительным механизмом. Устройство позволяет определить обрыв нулевого проводника в любой точке сети, не внося при этом изменений в режим работы сети и не ухудшая качество электроэнергии. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля непрерывности нулевого проводника, и может быть использовано для защиты потребителей электрической энергии от перенапряжений, вызванных обрывом нулевого провода и обеспечения электро-, пожаро- и взрывобезопасности.
Обеспечение непрерывности нулевого проводника предполагает постоянный контроль за его состоянием и параметрами и, в случае аварии, отключение питающего трансформатора. В настоящее время применительно к сетям 0,4 кВ это достигается путем определения сопротивления петли фаза-нуль. Кроме того, существуют устройства, использующие наложение на ток сети оперативного тока и предназначенные для контроля зануления конкретной электрической установки. Следует отметить, что измерение сопротивления петли фаза-нуль не позволяет точно определить, чем вызвано увеличение суммарного сопротивления петли фаза-нуль: обрывом нуля или недопустимым увеличением сопротивления фазных проводов. Устройства же, работающие на оперативном токе, позволяют контролировать непрерывность лишь одного участка цепи зануления, а кроме того, ухудшают качество электроэнергии.
Известно устройство автоматического контроля исправности цепи зануления. Оно содержит разделяющий трансформатор Т2, от вторичной обмотки которого питается трехфазный выпрямитель VS. В цепь стабилизации входят резисторы Rc, включенные последовательно с диодами выпрямителя и стабилитроном V, который подключен к общим точкам соединенных в звезду диодов и нейтрали вторичной обмотки трансформатора Т [1, стр. 58, рис. 5,21].
Подключение схемы обеспечивается присоединением первичной обмотки разделяющего трансформатора Т к фазным проводникам контролируемой сети и общей точки вторичной обмотки к зануленному корпусу электроприемника.
Стабилитрон V является источником стабилизированного оперативного напряжения Uoп. Оперативный постоянный ток в схеме проходит по цепи: плюс источника питания - реле К - кнопка S1 - корпус электроприемника - зануляющий проводник - нейтраль силового трансформатора Т1 - фазные провода сети - первичная обмотка трансформатора Т2 - минус источника питания.
При исправном занулении (сопротивление цепи зануления Rзан≈ 0) ток в реле К наибольший, якорь и контакты реле притянуты. При недопустимом увеличении сопротивления цепи зануления реле К срабатывает и переключает контакты К1 и К2 в цепях сигнализации и защиты.
Недостатками этого устройства являются:
- ограниченность зоны контроля, а именно только контроль исправности присоединения зануления установки к магистрали зануления, поскольку при обрыве магистрали зануления за электроустановкой устройство срабатывать не будет;
- ухудшение качества электроэнергии в данной сети за счет наложения постоянного оперативного тока.
Известно также устройство контроля непрерывности цепи зануления коммунально-бытовых установок, которое одновременно измеряет сопротивление нулевого защитного проводника и контролирует непрерывность цепи заземления нейтрали питающего трансформатора. Устройство содержит следующие элементы [2, стр. 60, рис. 1]:
r0 - сопротивление заземления нейтрали; rп - сопротивление шунта; rш -повторное заземление; ИБ - измерительный блок; ИОТ - источник оперативного тока, НЗП - нулевой защитный проводник; БК - блок контроля цепи заземления нейтрали.
Устройство работает следующим образом. По цепи ИОТ - rш - НЗП - rп - ИОТ протекает постоянный оперативный ток, падение напряжения которого на rш измеряется и сравнивается с уставкой блока ИБ. При целостности нулевого защитного проводника (НЗП) падение напряжения на rш превышает уставку и измерительный блок сигнализирует о целостности НЗП.
При обрыве НЗП падение напряжения на rш уменьшается практически до нуля. Блок ИБ подает сигнал на отключение питающего трансформатора и одновременно выдает аварийный сигнал.
Недостатками этого устройства являются:
- увеличение сопротивления магистрали зануления из-за включения в рассечку НЗП шунта rш;
- ухудшение качества электроэнергии в данной сети за счет наложения постоянного оперативного тока.
- ухудшение нормальной работы заземления нейтрали питающего трансформатора из-за наличия диода VD.
В основу изобретения положена техническая задача обеспечения автоматического контроля непрерывности нулевого проводника в любой точке сети без ухудшения качества электроэнергии.
Указанная задача решается тем, что в устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кВ, содержащее измерительные датчики тока и исполнительный механизм, согласно изобретению введены вычислительный блок, блок проверки симметрии и блок принятия решения, при этом один из измерительных датчиков подключен своим входом к источнику входного сигнала, которым является ток в нулевом проводе в начале линии, а его выход подключен к одному из входов блока проверки симметрии и входу вычислительного блока, выход которого подключен к одному из входов блока принятия решения, другой измерительный датчик подключен своим входом к источнику входного сигнала, которым является ток в заземлении нейтрали трансформатора, а его выход подключен ко второму входу блока проверки симметрии и одному из входов блока принятия решения, выход блока проверки симметрии подключен к третьему входу блока принятия решения, выход которого подключен к входу исполнительного механизма.
Особенностью заявляемого устройства является то, что его принцип действия основан на измерении и использовании соотношения между токами в нулевом проводе и в заземлении нейтрали трансформатора. В нормальном режиме работы сети между током в нулевом проводе в начале линии и током в заземлении нейтрали трансформатора существует определенное соотношение, зависящее от физических параметров сети, которое может быть рассчитано для каждой конкретной сети. Следовательно, зная ток в нулевом проводе в начале линии, можно вычислить ток в заземлении нейтрали трансформатора, причем расчетное значение этого тока должно совпадать с измеренным. При обрыве нулевого проводника соотношение между токами резко изменяется. Если значение тока в заземлении нейтрали трансформатора, вычисленное в вычислительном блоке, отличается от измеренного значения, блок принятия решения генерирует сигнал на отключение, подаваемый на исполнительный механизм. Блок проверки симметрии предотвращает ложные срабатывания устройства в случае симметричной нагрузки потребителей, когда возможно нарушение соотношения между токами в нулевом проводнике в начале линии и в заземлении нейтрали трансформатора.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 дана структурная схема устройства контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кВ, на фиг.2 - схема замещения участка сети и организация измерений.
Устройство содержит измерительные датчики тока 1 и 2, блок проверки симметрии 3, предотвращающий ложные срабатывания устройства при симметричной нагрузке у потребителя, вычислительный блок 4, в котором по значению тока в нулевом проводе в начале линии I01 вычисляется значение тока в заземлении нейтрали питающего трансформатора Iз.выч, которое затем сравнивается с измеренным значением того же тока Iз, блок принятия решения 5, который на основании этого сравнения при значительном расхождении, величина которого определяется погрешностью измерений, расчетов и выбранной уставкой срабатывания генерирует сигнал на отключение питающего трансформатора, который подается на исполнительный механизм 6.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети в нулевом проводе в начале линии протекает ток I01; в заземлении нейтрали трансформатора протекает ток Iз (фиг. 2). По измеренному с помощью датчика 1 значению тока I01 блок 4 вычисляет расчетное значение тока Iз, которое в блоке 5 сравнивается с измеренным, полученным с помощью датчика 2. В случае несовпадения расчетного и измеренного значений Iз, блок 5 генерирует сигнал на отключение питающего трансформатора, который подается на исполнительный механизм 6.
Ниже приведено теоретическое обоснование того, что существует вполне определенная взаимосвязь между током в нулевом проводе в начале линии и током в заземлении нейтрали трансформатора. Рассмотрена воздушная линия 0,4 кВ с нагрузкой, сосредоточенной в конце линии (фиг. 2). На схеме приняты следующие обозначения: r0 - сопротивление заземления нейтрали; RП - сопротивление повторного заземления нулевого провода; R - сопротивление участка нулевого провода между повторными заземлителями; ZН - сопротивление нагрузки.
Напряжение в узле 0 относительно земли
Зная ток I01 в нулевом проводе в начале линии, определяем напряжение в узле 1 относительно земли:
После чего определяем ток в Rn, повторном заземлителе (ПЗ), подключенном к узлу 1:
Ток в нулевом проводе I02 между узлами 1 и 2 можно определить как сумму тока в нулевом проводе в начале линии I01 и тока Iз1 в ПЗ, подключенном к узлу 1:
Аналогично, зная напряжение U1 в узле 1 и ток I02 между узлами 1 и 2, находим напряжение в узле 2 относительно земли:
U2=U1+I02· R.
Ток в ПЗ, подключенном в узле 2:
Ток в нулевом проводе I03 между узлами 2 и 3:
I03=I02+Iз2.
Для n-го узла сети, содержащей n-е количество ПЗ, можно записать:
Un=Un-1+I0n· R,
Поскольку
Iз=Iз1+Iз2+... +Iзn,
то отсюда следует, что
Iз=k· I01.
Следовательно, ток в заземлении нейтрали питающего трансформатора и ток в нулевом проводе в начале линии связаны коэффициентом пропорциональности k, который зависит от физических параметров сети (в частности, сопротивления заземления нейтрали, сопротивлений участков нулевого провода между ПЗ и сопротивлений самих ПЗ), а также от количества ПЗ на линии.
Один из вариантов исполнения устройства описан ниже. В качестве датчиков тока 1,2 возможно использование измерительных трансформаторов тока с соответствующим пределом измерений; в качестве вычислительного блока 4 возможно использование операционного усилителя с фиксированным коэффициентом усиления; в качестве блока проверки симметрии 3 возможно применение логического элемента 2 И-НЕ, сигнал высокого уровня на выходе которого появляется в случае отсутствия сигналов на его входах (симметрия нагрузки). В качестве блока принятия решения 5 возможно использование компаратора, который срабатывает при превышении измеренным током I3 расчетного значения. В качестве исполнительного механизма 6 возможно использование магнитного пускателя соответствующей величины.
Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано для организации контроля непрерывности нулевого проводника воздушных линий электропередачи 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью. Практика эксплуатации таких воздушных линий показала, что основными причинами обрыва нулевого провода являются:
- длительное однофазное короткое замыкание в конце длинной линии, приводящее к отгоранию нулевого провода в местах контактных соединений;
- постепенное электроэрозионное разрушение нулевого провода при схлестывании с фазным в местах наибольшей стрелы провеса.
При несимметрии нагрузки обрыв нулевого провода приводит к появлению у потребителей значительных перенапряжений в наименее нагруженных фазах, что приведет к массовому выходу из строя оборудования потребителей и возникновению электро-, пожаро- и взрывоопасных ситуаций. Применение изобретенного устройства позволит избежать негативных последствий обрыва нулевого провода, своевременно отключив от линии питающий трансформатор.
Источники информации
1. Безопасность жизнедеятельности: конспект лекций/ Сидоров А.И., Бухтояров В.Ф., Леухина Л.И. и др. - Челябинск: ЧГТУ, 1997. - 4.VI. - 239 с.
2. Пястолов А.А., Сидоров А.И., Катаева Н.К. Контроль непрерывности цепи зануления коммунально-бытовых установок// Техника в сельском хозяйстве. - 1988. - №5. - С.60-61.
Claims (1)
- Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кВ, содержащее измерительные датчики тока и исполнительный механизм, отличающееся тем, что в него введены вычислительный блок, блок проверки симметрии и блок принятия решения, при этом один из измерительных датчиков подключен своим входом к источнику входного сигнала, которым является ток в нулевом проводе в начале линии, а его выход подключен к одному из входов блока проверки симметрии и входу вычислительного блока, выход которого подключен к одному из входов блока принятия решения, другой измерительный датчик подключен своим входом к источнику входного сигнала, которым является ток в заземлении нейтрали трансформатора, а его выход подключен ко второму входу блока проверки симметрии и одному из входов блока принятия решения, выход блока проверки симметрии подключен к третьему входу блока принятия решения, выход которого подключен к входу исполнительного механизма.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002127852/28A RU2230415C1 (ru) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кв |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002127852/28A RU2230415C1 (ru) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кв |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002127852A RU2002127852A (ru) | 2004-04-20 |
RU2230415C1 true RU2230415C1 (ru) | 2004-06-10 |
Family
ID=32846242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002127852/28A RU2230415C1 (ru) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кв |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230415C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488131C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2013-07-20 | Аурора Энерджи Пти Лтд | Способ и устройство детектирования неисправности в обратной линии нейтрали электрической сети |
RU2740025C1 (ru) * | 2020-06-15 | 2020-12-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Устройство для предотвращения возникновения пожароопасных признаков и необоснованных аварийных отключений при схлестывании проводов воздушных линий электропередачи напряжением 380 В |
-
2002
- 2002-10-17 RU RU2002127852/28A patent/RU2230415C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПЯСТОЛОВ А.А. и др. Контроль непрерывности цепи зануления коммунально-бытовых установок //Техника в сельском хозяйстве, 1988, №5, с.60 и 61. СИДОРОВ А.И. и др. Безопасность жизнедеятельности: конспект лекций. - Челябинск: ЧГТУ, 1997, Ч. VI. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488131C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2013-07-20 | Аурора Энерджи Пти Лтд | Способ и устройство детектирования неисправности в обратной линии нейтрали электрической сети |
EP2232279A4 (en) * | 2007-12-19 | 2015-07-29 | Aurora Energy Pty Ltd | METHOD AND DEVICE FOR DETECTING AN ERROR IN A NEUTRAL FEEDBACK OF A POWER SUPPLY |
RU2740025C1 (ru) * | 2020-06-15 | 2020-12-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Устройство для предотвращения возникновения пожароопасных признаков и необоснованных аварийных отключений при схлестывании проводов воздушных линий электропередачи напряжением 380 В |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5825599A (en) | Ground fault circuit interrupter system with uncommitted contacts | |
US5886861A (en) | Apparatus providing response to arc faults in a power distribution cable protected by cable limiters | |
US3213321A (en) | Miniature differential circuit breaker | |
US7336457B2 (en) | Ground fault circuit interrupter (GFCI) end-of-life (EOL) status indicator | |
US6504692B1 (en) | AFCI device which detects upstream and downstream series and parallel ARC faults | |
US7103486B2 (en) | Device for monitoring a neutral and earth break and electrical switchgear apparatus comprising such a device | |
US9915694B2 (en) | Method for detecting electrical faults in a circuit | |
KR100906304B1 (ko) | 서지전압 보호회로의 누설전류 차단제어장치 | |
JP2006238691A (ja) | 変流器の動作を管理するための方法および装置 | |
US3886409A (en) | Means for monitoring the safety of a remote electrical ground connection | |
KR102066713B1 (ko) | 선로별 아크 감지 장치 | |
JP6509029B2 (ja) | 分電盤 | |
RU2230415C1 (ru) | Устройство контроля непрерывности нулевого проводника в воздушных линиях 0,4 кв | |
KR101019462B1 (ko) | 임펄스 검출을 이용한 아크결함 판단방법 | |
GB2580206A (en) | Protective switching device for a low-voltage circuit for identifying series arcing faults | |
JP7480445B1 (ja) | 絶縁監視装置 | |
WO2023038121A1 (ja) | 放電検出システム | |
RU2785005C1 (ru) | Устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазного режима | |
JP7480444B1 (ja) | 絶縁監視システム及び絶縁監視方法 | |
RU2229764C1 (ru) | Устройство контроля сопротивления изоляции и тока утечки в электроустановках | |
RU2744511C1 (ru) | Способ повышения чувствительности геркона с обмоткой управления, закрепленного вблизи проводника с током | |
RU2304833C1 (ru) | Система контроля сопротивления изоляции электротехнических устройств и защита их и оператора | |
SU1584011A1 (ru) | Рабочее заземление электропередачи посто нного тока | |
RU2085414C1 (ru) | Устройство для защиты тяговой сети переменного тока при нарушении изоляции не заземленных на рельсы опор | |
JP2000173414A (ja) | 単相三線式回路遮断器およびその試験方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081018 |