способ защиты трехфазной электрической сети с нулевым проводом от несимметричных режимов

Формула изобретения

Способ защиты трехфазной электрической сети с нулевым проводом от несимметричных режимов, заключающийся в том, что токи трех фазных проводов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, отличающийся тем, что плавкую вставку каждого предохранителя дополнительно нагревают током промежуточного трансформатора тока, каждый из которых присоединен к выходам отдельных вторичных обмоток трансформатора тока нулевой последовательности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты трехфазных электрических сетей от несимметричных режимов с нулевыми проводами.

Известен способ защиты трехфазной электрической сети [Guide de I in-stallation electrique. Troisieme edition: Janvier 1982. Diffusion Centre de Documentatione et Prodyctivite 38050 GRENOBLE CEDEX. Imprimerie Generate du Centre, Seint-Etienne. Paris-France] с помощью четырех предохранителей, устанавливаемых в фазных проводах и в нулевом.

Способ не обеспечивает необходимую чувствительность защиты при появлении небольшой несимметрии, сопровождающейся незначительным увеличением тока в фазном проводе, а также при несимметрии происходит перегорание плавкой вставки предохранителя, установленного в нулевом проводе, что приводит к обрыву цепи. Нулевой провод в отечественных электроустановках используется для зануления оборудования.

Отключение или перегорание нулевого провода зачастую не приводит к перегоранию плавких вставок предохранителей, установленных в цепях фазных проводов, и трехфазная сеть остается в работе. Однако такой режим может вызвать усиленную несимметрию напряжений и, как следствие, нарушение работы электроприемников, их не экономичный режим и даже повреждение.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ защиты [Патент РФ № 2130663 РФ МПК⁶ Н01Н 3/10, 85/045, опубликовано 20.05.99 бюл. № 14] с использованием дополнительного подогрева плавких вставок предохранителей, включенных в фазные цепи трехфазной цепи, от нагревательных элементов, включенных в цепь нулевого провода.

Этот способ имеет следующие недостатки:

- нормативно-техническая документация [Правила устройства электроустановок] требует, чтобы цепи нулевых проводников не имели никаких дополнительно устанавливаемых электрических аппаратов, что снижает электробезопасность;

- применение нагревательных элементов в цепи нулевых проводников создает повышение сопротивления петли «фаза-ноль», что приводит к снижению значений однофазных токов коротких замыканий, возникающих при пробое изоляции на корпус, и в итоге к снижению чувствительности защиты и нарушению условий электробезопасности.

Возникновение несимметричных режимов работы в трехфазных электрических сетях сопровождается появлением тока в нулевом проводнике, который может быть использован для срабатывания защиты сети от несимметричных режимов. Нулевой проводник проходит через трансформатор тока нулевой последовательности, у которого на выходах трех вторичных обмоток появляются токи, значения которых пропорциональны возникающей в трехфазной электрической сети несимметрии. К этим вторичным обмоткам подключаются первичные обмотки трех промежуточных трансформаторов тока, а ко вторичным обмоткам этих трансформаторов тока подключаются плавкие вставки предохранителей, и при возникновении несимметрии создается дополнительный нагрев плавких вставок предохранителей токами, что обеспечивает их срабатывание и отключение участка с возникшей несимметрией от остальной электрической сети.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности защиты от несимметричных режимов, применяемой в трехфазной электрической сети с нулевым проводом посредством прохождения нулевого провода через трансформатор тока нулевой последовательности и возникновения токов на трех его вторичных обмотках, к выходам каждой из которой отдельно подключаются первичные обмотки трех промежуточных трансформаторов тока, а вторичные обмотки последних подключаются к плавким вставкам.

Эту проблему решает предлагаемый способ, который не требует применения нагревательных элементов, обладающих большим сопротивлением, что в конечном итоге обеспечивает значения токов, достаточных для срабатывания токовых защит.

Сущность способа заключается в том, что токи фазных проводов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, а плавкую вставку каждого из трех предохранителей дополнительно нагревают токами, появляющимися на вторичных обмотках трех промежуточных трансформаторов тока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема включения плавких вставок предохранителей 3, трансформатора тока нулевой последовательности ТА1, имеющего три вторичных обмотки с выходами И1-И2, И3-И4, И5-И6, и промежуточных трансформаторов тока ТА2, ТА3 и ТА4, преобразующих ток в напряжение.

Электроснабжение потребителя осуществляется в симметричном режиме по трем фазным проводам L1, L2 и L3, в нулевом проводнике N не протекает ток, следовательно ток в трех вторичных обмотках трансформатора тока ТА1 будет равен нулю. Возникновение несимметричных режимов сопровождается появлением в нулевом проводнике N тока. Нулевой проводник проходит через трансформатор тока нулевой последовательности. При возникновении несимметричного режима на выходах трансформатора тока нулевой последовательности появляются токи. Эти токи, протекая по первичным обмоткам 1 трех промежуточных трансформаторов тока создают напряжение на их вторичных обмотках 2, что вызывает протекание токов через плавкие вставки предохранителей, создавая их дополнительный нагрев.

Первой перегорает плавкая вставка предохранителя, через который протекает наибольший ток, вызывая увеличение несимметрии и, следовательно, увеличение дополнительного тока, что приводит к усилению нагрева двух оставшихся в работе предохранителей. Работа поясняется семейством защитных характеристик, представленных на фиг.2.

При существующих способах защиты в случае небольшой несимметрии токов и незначительном увеличении тока в отдельном фазном проводе больше номинального значения I _H до 20% плавкая вставка не перегорает, она расплавится только при увеличении тока до 130% номинального через 1 час после увеличения тока [Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов / А.А.Васильев, И.П.Крючков, Е.Ф.Наяшкова и др.; Под ред. А.А.Васильева. М.: Энергия, 1980. - 608 с., ил.] (точка 1 на фиг.2). Предложенный способ позволяет при небольшой несимметрии токов, незначительном увеличении тока в отдельном фазном проводе на 10% и появлении тока в нулевом проводнике и, соответственно, во вторичных обмотках промежуточных трансформаторов тока осуществить расплавление плавких вставок за счет их дополнительного нагрева (точка 2 на фиг.2). При увеличении тока в фазном проводе до 130% I_H и соответствующем появлении тока в трансформаторе тока I_ф=0,3I_H плавкая вставка расплавляется за 10-15 мин (точка 3 на фиг.2). При значительной несимметрии токов и фазном токе, не превышающем номинальный, произойдет расплавление плавкой вставки за время, определяемое по семейству защитных характеристик (точка 4 фиг.2). Следовательно, предложенный способ обеспечивают наилучшую защиту трехфазной сети с нулевым проводом от несимметричных режимов с наибольшей чувствительностью.