CC BY
15
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 621.3 16:3
I КОНТРОЛЬ ПОЛНОЙ ПРОВОДИМОСТИ \ ИЗОЛЯЦИИ И ТОКА ОДНОФАЗНОГО
ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6 - 10 KB МЕТОДОМ
II ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
Б.Б. Утегулов, А.Б. Утегулов, Д.Б. Махметов, A.M. Шынтемир
•s Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
¡\алыпты цуыиымдагы олшем пак,тылыгын кошеру мак,сатында изоляцияныц толык emi.vdi.iizi мен логарифмикальщ emepicmesi 6 - 10 кВ 1§ё куаттылыгымен пнщтыц 1 фачалык, ток согысыныц математикалык, модели: аныктауы f>epi:edi.
Разработана математическая модель определения полной проводимости изоляции и тока однсф>азного замыкания на землю в сетях напряжением 6-10 кВ путем логарифмического преобразования, с целью повышения точности искомых величин.
The mathematical model of definition of isolation's complete conductivity and cm-rent of single-phase short circuit on ground in networks by a voltage 6 -10 kVis developed by logarithmic transformation, with the purpose of increase of accuracy of required sizes.
1. Метод определения полной проводимости изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В
Для обеспечения роста уровня электробезопасности и повышения надежности системы электробезопасности энергетических, промышленных и горных предприятий раз-
работаны косвенные методы определения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю.
Анализ исследований методов определения параметров изоляции и
тока однофазного замыкания на землю показал их значительную разновидность, как по исполнению схемных, так и по трудоемкости использования в электроустановках. Это обусловлено различием математических формул, по которым определяются параметры изоляции и тока однофазного замыкания на землю.
В настоящее время нашел широкое применение метод определения тока однофазного замыкания на землю и полной проводимости изоляции в сети с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В.
Метод основан на измерении величин модулей линейного напряжения - и_., напряжения фазы относительно земли - Ы напряжения нулевой последовательности I; после подключения между одной из фаз электрической сети и землей дополнительной емкостной проводимости - Ь .
По измеренным величинам модулей линейного напряжения, напряжения фазы относительно земли и напряжения нулевой последовательности после подключения между одной из фаз электрической сети и землей дополнительной емкостной проводимости определяют:
- полную проводимость изоляции сети
- ток однофазного замыкания на землю
и, • ифо
----------Ьо (2)
1
и. с
(I)
Разработанный метод определения полной проводимости сети и тока однофазного замыкания на землю поясняется схемой электрической принципиальной (рисунок I) содержащей: трехфазную электрическую сеть с фазами А, В, и С; трансформатор напряжения ТУ - типа НТМИ 6 (10); вольтметр, измеряющий величину линейного напряжения - РУ1; вольтметр, измеряющий величину напряжения фазы относительно земли РУ2; вольтметр, измеряющий величину напряжения нулевой последовательности - РУЗ; выключатель нагрузки, дополнительную емкостную проводимость между фазой А электрической сети и землей -полную проводимость изоляции сети У; дополнительную емкостную проводимость - Ь.
Метод имеет существенные недостатки, так как само косвенное определение подразумевает визуальное снятие значений напряжения фазы относительно земли, линейного напряжения, значение напряжения нулевой последовательности и т.д., а также ручные расчеты, что ведет к потере оперативности получения необходимых выводов, к снижению надежности системы определения электробезопасности, к затра-
там человеческих ресурсов, следова- ропроцессорное устройство контро-
тельно и к материальным затратам, ля параметров изоляции и тока од-
На основе вышеизложен- нофазного замыкания на землю в
ного необходимо разработать мик- сетях напряжением выше 1000 В.
Схема электрическая принципиальная метода определения полной проводимости сети и тока однофазного замыкания на землю
-с
-— в
т
С V Г Т Т
с г XV
С <~ ±
•
Рисунок 1
2. Разработка математической модели контроля полной проводимости изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сети 6 - 10 кВ методом логарифмических преобразований
Проблема состоит в том, что значения сигналов 11фо и 11о, входящих в формулы определения полной проводимости (1) и тока однофазного замыкания на землю (2), изменяются в широком диапазоне: от 0 до 100 В. Это создает определенные трудности при схемном проектировании, так как динамический диапазон схемы зависит от диапазона каждого элемента схемы. Выполнение арифметических операций умножения и деления при параметрах, из-
меняющихся в диапазоне от 0 до 100 В, также являются препятствием при схемной реализации. Многих из этих проблем можно избежать и свести до минимума путем использования логарифмически преобразователей, которые, как правило, сжимают динамический диапазон сигнала, обрабатывают его в сжатой форме, а затем при необходимости растягивают его при помощи обратных преобразований.
Путем использования лога-
№ 1,2002г.
рифмических схем производятся арифметические операции с использованием следующих тождеств:
ХУ X
— = е У
(1пх+1пу)
(1пх-1пу)
(3)
(4)
Уравнения (I) и (2) преобразуем в соответствии с математическими зависимостями (3) и (4)
1пУ = 1пиф0-1пи0+1пЬ„, (5)
Полученные уравнения « (6) позволяют значительно . - г х -тить схемные решения при ".'та-ботке микропроцессорного \тг>:Л-ства определения полной пр:=:лч-мости изоляции и тока однсг^.: - > го замыкания на землю в сетях напряжением 6 - 10 кВ. Упргпгнч« устройства состоит в том, чтс в ::е-ме используется устройства : го-водящие математические онгг-з-пч сложения и вычитания.
3. Структурная схема логарифмического преобразователя
вычитателя Б, сигнал зн:.'-::
Логарифмический преобразователь (рисунок 2) состоит из:
и , и,, из -- трех логарифмических усилителей; Б, - сумматора;
- вычитателя; и4 - антилогарифмического усилителя.
Все три значения напряжения ип, 11фо, ио поступают на логарифмические усилители и,, и,, И3 соответственно. С выхода усилителей сигналы значениями 1пи , 1пи. по-
л фо
ступают на сумматор 8Г С выхода сумматора Б, и с выхода усилителя и, сигналы значениями 1п11 +
3 л
1п11, и 1пи соответственно посту-
фо о '
пают на вычитатель Б.,. С выхода
1пи + 1п11. - 1пи поступает :
л фо о
тилогарифмический усилитель наконец, с выхода антилогари ческого усилителя Ьт_, мы г.:.~ значение 1 .
о
Эта схема верна как лля мулы (5), так и дтя форм;, л.] Только во втором случа-:-усилителя и, сигнал не п: г..: снимается сигнал У - псл:-::й водимости сети. Поэтому в шем будем рассматривать в: г -разования для формулы ) Значение Ь пролегли:
о "
но значению коэффициента ■ ния антилогарифмическ::: у теля и,.
4
"":; ш
. и
; ¡ц£Д!"
:
•гс* я -ро--е.1»-
яая»-дни»-
Структурная схема
___±_
Алл нлогариф >шчесгай
усипитепь ТУ^
Рисунок 2.
Устройство для определения значений тока однофазного замыкания на землю и полной проводимости изоляции в сети с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В состоит из интегральных микросхем, представляющих собой операционные усилители в различных режимах включения. Отсюда следу-
ет минимальный ооъем и вес конструкции, минимальные затраты средств на наладку и установку устройства, высокая надежность и помехоустойчивость устройства, а также относительная недороговизна устройства. Структура устройства предполагает универсальность применения, как для формулы (5), так и для формулы (6).
4. Выводы
На основе вышеизложенного в работе сформулированы следующие выводы:
. -разработанаматематическая модель путем логарифмического преобразования математических зависимостей определения полной проводимости изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сетях напряжением 6 - 10 кВ;
- для повышения точности оп-
ределения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на земшо, а также для автоматизации контроля состояния изоляции и защиты электроустановок от однофазного замыкания на землю требуется создать архитектуру микропроцессорного устройства контроля параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сетях напряжением выше 1000 В.
