ФИЛЬТР ТОКА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для выявлении токов обратной последовательности в токопроводах фаз электроустановки.

Известен фильтр тока обратной последовательности [Н.В. Чернобровов. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - С. 174-175], содержащий трехобмоточный трансреактор, первичные обмотки которого подключены к трансформаторам тока фаз А и С, активное сопротивление и двухобмоточный трансформатор, подключенные параллельно вторичной обмотке трансреактора.

Недостатками этого фильтра являются: использование металлоемких двухобмоточного трансформатора и трансреактора, а также инерционность, обусловленная большой мощностью, потребляемой трансреактором от измерительных трансформаторов тока.

Известен фильтр тока обратной последовательности [KZ 18935 А, МПК H02H 3/08, опубл. 15.11.2007], выбранный в качестве прототипа, содержащий первую и вторую обмотки, первый и второй резисторы и выходные зажимы, первый и второй усилители, фазоповоротную схему, первый и второй герконы, установленные на безопасном расстоянии от токопроводов фаз электроустановки так, что продольная ось первого геркона совпадает с биссектрисой угла между линиями, соединяющими токопровод фазы А с токопроводом фазы В и токопровод фазы В с токопроводом фазы С в плоскости поперечного сечения токопроводов, а продольная ось второго геркона - с биссектрисой угла между линиями, соединяющими токопровод фазы В с токопроводом фазы А и токопровод фазы А с токопроводом фазы С в этой плоскости, причем первая обмотка намотана на первый геркон, вторая - на второй геркон, входы первого усилителя подключены к первой обмотке, входы второго усилителя - ко второй, а выходы первого усилителя через первый резистор подключены к выходным зажимам, к которым через фазоповоротную схему и второй резистор подключены выходы второго усилителя.

Этот фильтр работоспособен только при расположении фаз токопроводов электроустановки по вершинам равностороннего треугольника и не может быть использован при другом расположении фаз.

Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.

Это достигается за счет того, что фильтр тока обратной последовательности, так же как и в прототипе, содержит геркон, на который намотана обмотка управления, и катушку индуктивности, расположенные на безопасном расстоянии от токопроводов фаз А, В, С электроустановки, закрепленных по вершинам треугольника, при этом усилитель, фазоповоротная схема и резистор последовательно подключены к катушке индуктивности.

Согласно изобретению первая крепежная планка длиной h₁ прикреплена первым хомутом к траверсе перпендикулярно ей на расстоянии l₁ от токопровода фазы В и первой тягой прикреплена к опоре. Первый корпус закреплен на первой крепежной планке так, что боковые его грани перпендикулярны траверсе, а торцевые перпендикулярны опоре. Первая пластина с установленным на ней герконом с обмоткой управления закреплена внутри первого корпуса. Геркон закреплен в плоскости первой пластины под углом φ₁ против часовой стрелки относительно первой крепежной планки. Вторая крепежная планка длиной h₂ прикреплена вторым хомутом к траверсе перпендикулярно ей на расстоянии l₂=0,5l_BC от токопровода фазы В, где l_BC - расстояние между токопроводами фаз В и С. Вторая крепежная планка прикреплена второй тягой к опоре. Второй корпус закреплен на второй крепежной планке так, что боковые его грани перпендикулярны траверсе, а торцевые перпендикулярны опоре. Вторая пластина с установленной на ней катушкой индуктивности помещена во второй корпус. Катушка индуктивности закреплена в плоскости второй пластины под углом φ₂ по часовой стрелке относительно второй крепежной планки. Третий корпус с расположенными внутри него усилителем, фазоповоротной схемой и резистором закреплен во втором корпусе над второй пластиной. Короб закреплен на второй крепежной планке от второго корпуса до траверсы, на траверсе до первой крепежной планки и на первой крепежной планке до первого корпуса. Кабель, с помощью которого обмотка управления подключена через резистор к фазоповоротной схеме, уложен в короб. Длина первой крепежной планки h₁, расстояние l₁ от токопровода фазы В до первой крепежной планки и углы φ₁ и φ₂ поворотов геркона и катушки индуктивности соответственно против часовой стрелки относительно первой крепежной планки и по часовой стрелке относительно второй крепежной планки определены из следующих выражений:

где l_AB - расстояния между токопроводами фаз А и В;

l_AC - расстояния между токопроводами фаз А и С;

h₂ - расстояние от токопровода фазы В до траверсы.

Использование в предлагаемом устройстве крепежных планок длиной h₁ и h₂, установка их на расстояниях l₁, l₂ от токопровода фазы В и закрепление на первой и второй крепежных планках геркона и катушки индуктивности соответственно под углами φ₁ и φ₂ позволяют выявлять токи обратной последовательности при расположении токопроводов фаз электроустановки по вершинам произвольного треугольника.

На фиг. 1 представлен фильтр тока обратной последовательности.

На фиг. 2 представлена первая крепежная планка с закрепленным на ней первым корпусом.

На фиг. 3 представлена вторая крепежная планка с закрепленным на ней вторым корпусом.

Фильтр тока обратной последовательности для электроустановки с токопроводами фаз А, В, С, расположенными по вершинам треугольника, содержит первую крепежную планку 1 (фиг. 1) длиной h₁, которая прикреплена первым хомутом 2 к траверсе 3 перпендикулярно ей на расстоянии l₁ от токопровода фазы В и первой тягой 4 прикреплена к опоре 5. На первой крепежной планке 1 (фиг. 2) закреплен первый корпус 6, внутри которого закреплена первая пластина 7. На первой пластине 7 под углом φ₁ против часовой стрелки относительно первой крепежной планки 1 установлен геркон 8, на который намотана обмотка управления 9. Вторая крепежная планка 10 (фиг. 1) длиной h₂ прикреплена вторым хомутом 11 к траверсе 3 перпендикулярно ей на расстоянии l₂ от токопровода фазы В и второй тягой 12 прикреплена к опоре 5. На второй крепежной планке 10 (фиг. 3) закреплен второй корпус 13, внутри которого закреплены вторая пластина 14 и третий корпус 15, который установлен над второй пластиной 14. На второй пластине 14 установлена катушка индуктивности 16 под углом φ₂ по часовой стрелке относительно второй крепежной планки 10. В третьем корпусе 15 расположены последовательно соединенные усилитель 17 (У), фазоповоротная схема 18 (ФПС) и резистор 19. Причем усилитель 17 (У) подключен к выходным зажимам катушки индуктивности 16. Кабель 20, который соединяет обмотку управления 9 через резистор 19 с фазоповоротной схемой 18, проложен в коробе 21 (фиг. 3). Короб 21 (фиг. 1) закреплен на второй крепежной планке 10 от второго корпуса 13 до траверсы 3, на траверсе 3 до первой крепежной планки 1, на первой крепежной планке 1 до первого корпуса 6. Длины h₁ и h₂ первой 1 и второй 10 крепежных планок, расстояния l₁ и l₂ от токопровода фазы В до первой 1 и второй 10 крепежных планок и углы φ₁ и φ₂ поворота геркона 8 и катушки индуктивности 16 определяют по следующим формулам:

где l_AB - расстояния между токопроводами фаз А и В;

l_AC - расстояния между токопроводами фаз А и С;

h₂ - расстояние от токопровода фазы В до траверсы.

Первая 1 и вторая 10 крепежные планки и первая 7 и вторая 14 пластины выполнены из немагнитного материала, например дюралюминия. Первый 2 и второй 11 хомуты, первая 4 и вторая 12 тяги выполнены из немагнитного материала, например нержавеющей стали. Первый 6, второй 13 и третий 15 корпусы, короб 21 выполнены из немагнитного материала, например пластмассы. В качестве геркона 8 может быть использован, например, геркон типа МКА-20101. Обмотка управления 9 и катушка индуктивности 16 выполнены с помощью обмотки реле тока типа РТМ. В качестве усилителя 17 (У) может быть использован усилитель типа К14УД6. Фазоповоротная схема 18 (ФПС) может быть выполнена, например, на конденсаторе типа К 50-12 и резисторе МОН-0,5. В качестве резистора 19 может быть использован резистор типа МОН-0,5. В качестве кабеля 20 может быть использован кабель Olflex Classic 110 CY 2×1,5.

Токи, протекающие в токопроводах фаз А, В и С электроустановки, создают магнитные поля. Так как на геркон 8 и катушку индуктивности 16 магнитные поля, созданные токами в фазах С и А, не влияют, вдоль их продольных осей соответственно действуют магнитные поля с индукциями

где K₁ и К₂ - коэффициенты пропорциональности;

I_A, I_B, I_C - токи в токопроводах фаз А, В и С.

Индукция наводит в катушке индуктивности 16 ЭДС , которую поворачивают на угол β

где γ - угол сдвига фаз между напряжением на выходе усилителя 17 (У) и током в обмотке 9, с помощью фазоповоротной схемы 18 (ФПС). Увеличивают ЭДС в К_У раз

где l_OБM2 - длина каркаса обмотки управления 9;

D_CP2 - средний диаметр обмотки управления 9;

W₂ - количество витков обмотки управления 9;

f - частота переменного тока;

W₃ - количество витков катушки индуктивности 16;

S₃ - площадь поперечного сечения катушки индуктивности 16;

µ₀ - магнитная проницаемость воздуха;

z - сопротивление выходной цепи усилителя 17 (У),

с помощью усилителя 17 (У) и подают на обмотку управления 9. При этом на геркон воздействует суммарный магнитный поток с индукцией

где I₂ - ток обратной последовательности;

- индукция магнитного потока, созданного током в обмотке управления 9 вдоль продольной оси геркона 8.

Если в токах фаз присутствуют составляющие обратной последовательности I_A2, I_B2, I_C2, то подставляя их в (1), имея в виду, получим

При

где В_СР - индукция вдоль продольной оси геркона 8, при которой он срабатывает; геркон 8 замыкает контакты и подает сигнал о появлении токов обратной последовательности, равных или больших заданной величине, определяемой типом используемого геркона 8 (В_СР зависит только от него).

Под действием составляющих тока нулевой последовательности I_A0, I_B0, I_C0 геркон 8 не срабатывает, так как при подстановке их в (1)

Также геркон 8 не реагирует и на составляющие тока прямой последовательности I_A1, I_B1, I_C1, так как, подставив их в (1) вместо I_A, I_B, I_C, считая, что

получим

Таким образом, предлагаемый фильтр тока обратной последовательности позволяет выявлять токи обратной последовательности в токах фаз электроустановки, расположенных по вершинам произвольного треугольника.