Методы определения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.316:3

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ изоляции Ш ТОКА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Д. Б. Утегулова

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Осы жумыста оцгиауланган бейтараптама тораптарындагы б1рфазаальщ ток,тыц жерге туйьщталу жене оцшаулану парамететрлерт аньщтау edicmepi царастырылган. Тоща цосудыц цосымша emueMi мен залалсыздандыру ретпйлш зерттетчеЫ.

Разработаны методы определения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю и его емкостной и активной составляющих в сетях с изолированной нейтралью напряжением до и выше 1000 В на основе подключения дополнительной емкостной проводимости между одной из фаз электрической сети и землгй, и измерения величины модуля напряжения этой фазы относительно земли, измерения величины линейного напряжения и напряжения одной из фаз относительно земли, где подключена дополнительная проводимость.

The methods ofdefinition ofparameters of isolation and current of single-phase short circuit on ground both his (its) capacitor and active making in networks with isolated нейтралью by a pressure (voltage) up to and above 1000 V In are developed on the basis of connection of additional capacitor conductivity between one ofphases of an electrical network both ground, and measurement of size of the module of a pressure (voltage) of this phase concerning ground, measurement ofsize of a linear pressure (voltage) and pressure (voltage) of one of phases concerning ground, where the additional conductivity is connected.

Разработаны новые методы определения параметров изоляции, тока однофазного замыкания на землю и его емкостной и активной составляющих в сетях с изолированной нейтралью напряжением до и выше

1 ООО В на основе подключения дополнительной емкостной проводимости между одной из фаз электрической сети и землей, и измерения величин линейного напряжения и напряжения одной из фаз относительно земли, где

не подключена дополнительная емкостная проводимость.

Разработанные методы поясняются схемой (рисунок 1) принципиальной электрической содержащей: трехфазную электрическую сеть с фазами А, В и С; вольтметр PV1, измеряющий величину линейного напряжения ил между фазами А и В электрической сети; вольтметр PV2, измеряющий величину напряжения фазы А относительно земли UA , при подключении между ней и землей дополнительной емкостной проводимости; вольтметр PV3 , измеряющий величину модуля напряжения фазы В относительно земли UB ; коммутирующий аппарат QF, подключающий дополнительную емкостную проводимость между фазой А электрической сети и землей; дополнительная емкостная про-

водимость Ь0; емкостные проводимости изоляции сети ЬА , Ьв, Ьс; активные проводимости изоляции

сети ВА> 8в> §С-

Для определения параметров

изоляции и тока однофазного замыкания на землю, а также его емкостной и активной составляющих в сетях с изолированной нейтралью коммутирующим аппаратом С^ подключается дополнительной емкостная проводимость Ь0 между фазой А электрической сети и землей. При подключенной дополнительной емкостной проводимости Ь0 между фазой А электрической сети и землей, вольтметром РУ1 измеряется величина линейного напряжения между фазами А и В, вольтметрами РУ2, РУЗ измеряются величины напряжений фаз А и В относительно земли.

(PV1)

QF

гЧдА

Рисунок 1. Схема принципиальная электрическая методов определения параметров изоляции, тока однофазного замыкания на землю и его емкостной и активной составляющих в сетях с изолированной

ынейтралью

После регистрации величин модулей ил - линейного напряжения между фазами А и В электрической сети, напряжений иА и ив - фаз А и В электрической сети, напряжений иА и ив - фаз А и В относительно земли производится коммутирующим аппаратом (^Б отключение дополнительно емкостной проводимости Ь0.

По полученным данным измерений величины модуля ил - линейного напряжения между фазами А и В электрической сети и величин модулей и, и [)п напряжений фаз

А В

А и В относительно земли, а также с учетом величины дополнительной емкостной проводимости Ь0,которая подключается между фазой А и землей, определяются параметры изоляции и ток однофазного замыкания на землю с его емкостной и активной составляющими по математическим формулам:

- полная проводимость изоляции сети

л/3-иА-Ь0

(1)

У:

1„ =

^и2А+21)1-и2л

- емкостная проводимость изоляции сети

и2 -2ТГ2 -И2

К - д иВ 1,

ил+2ив-ил (2) - емкость фаз сети относительно земли

и; - 2Цд - Ц;

где с0 - дополнительная емкость, которая вводится между фазой А электрической сети и землей;

- ток однофазного замыкания на землю

ЬУМаА

^ит^иг^ (4)

- емкостной ток однофазного замыкания на землю

_ и2-2и!-и2в

~ л/з-(иА +2\]\ -11л) (5)

Активная проводимость изоляции и активный ток однофазного замыкания на землю определяются как геометрические разности полных и емкостных составляющих искомых величин.

Разработанные методы определения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью не требуют изготовления какого-либо макетного образца, так как коммутирующий аппарат, дополнительная емкостная проводимость и измерительные приборы имеются в службе энергохозяйства. Внедрение методов позволит повысить уровень электробезопасности при эксплуатации электроустановок и надежность электроснабжения электроприемников предприятия.

Проведем анализ погрешности разработанного метода определения тока однофазного замыкания на землю с целью определения ее

"

точности в зависимости от значений изменений величин модулей измеряемых напряжений при подключении дополнительной емкостной проводимости между одной из фаз электрической сети и землей.

Анализ погрешности производим с применением основных по-

ложении математического анализа теории ошибок, теоретических основ электротехники [1,2].

Относительная среднеквадратичная погрешность метода определения тока однофазного замыкания на землю определяется из выражения:

\2

ч уч5ил

+

51

\2 г

к™ А

+

51

чаив

2 /

+

51 „

А

ЛЬ

Я, 510 510 510

где

5ил ' 5иА' 5ив ' 5Ь0

. (6)

частные производные функции

1о=«ил;иА;ив;Ь0).

Здесь Дил , диА , Див , ДЬ0, - абсолютные погрешности прямых измерений величин ил , иА, ив, Ь0, которые определяются следующими выражениями:

дил = ил • дил,; диА = иА • ДиА,; Див = ив • див.;

ДЬ0=Ь0-ДЬ0.. (7)

Для определения погрешности измерительных приборов принимаем, что Дил. = диА, = Див,= ди.; ДЬ0, = ДЬ„;

где ди, - относительная погрешность измерительных цепей напряжений; ДЬ, - относительная погрешность измерительного прибора, измеряющего величину вводимой дополнительной емкостной проводимости.

Определяем частные производные функции 10 =Г( ил ; иА; ив; Ь0) по переменным ил , Т_ГА , ив, Ь0

илЬ0(2ив + ил)

А

511,

А

5ис

иАЬ0(Ц^+2и^) ,]и2А+2и1-и2л

2илиАивЬ0

а +2ив-ил

А

эи,

51, 5Ь„

т2 + 2\]1 -и2п

илиА(иА +2ив -ил)

(8)

Для определения среднеквадратичной относительной погрешности

решаем совместно уравнения (4) и (6), подставив в последнее значения частных производных (8) и значения абсолютных погрешностей (7), при этом, полагая ДИ» = ДЬ, = Д, в результате получим

Д1о _ +2И2 )2 + 4Ц* +(Ц2 -+2Ц2)2 + (2Ц2 -Ц2 )2 Д и^+2и2-и2

Полученное уравнение (9) выразим в относительных единицах

Д10 ;; У(Цд> + 2Ц2, -I)2 +4Цд, + 2Цд,)2 + (2Ц2, -I)2' Д и2, +2и2,-1

(9)

,(Ю)

и = ^

где и а* т т и л

и =Нв в* ип

На основе полученного результата случайной относительной среднеквадратичной погрешности определения тока однофазного замыкания на землю строим оценку искажения ее погрешности

С А10

Уравнение функции Р(11А,, ив») изображено на рисунке 2.

0.£

0.6

0,4

0.2

2Л/

4 V

* „ оо

0.2

0,4

иА.

0,6

0,8

Д1

Рисунок 2. Погрешность £ - - Р(ид,; II в*) определения тока однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной

нейтралью

№2, 2001г."

191

Функция F(UAi; ив.) определена в плоской области переменных UA., UB. изображено на рисунке 2.

Область S ограничена прямыми UA* = 0; UA, = UB,; UB. = 1 и эллипсом UA« + 2UB, = 1.

F(UA,, UB,)-> при стремлении точки M(UA,, UB.) к эллипсу. Наименьшее значение функции F(UA,, UB„) равно 2,1 и достигается в точке М(1;1).

Анализ погрешности показал, что при использовании измерительных приборов классом точности 1,0 минимальные погрешности находятся в^бласти кривых зависимости £ = - (3, 4, 5 и 10), а при использовании измерительных приборов, например, классом точности

0,5 точность определения искомых величин в данном случае увеличится в два раза.

Графоаналитические исследования относительной среднеквадратичной погрешности показали, что использование разработанных методов обеспечивает точность, простоту и безопасность при производстве измерений. Кроме того, не требуется создания специальных измерительных устройств, так как измерительные приборы установлены в общепромышленном исполнении, а для введения дополнительной проводимости используется резервная ячейка с выключателем нагрузки комплектно-распределительного устройства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. - 3-е изд., испр. и доп. - Л., 1968. - 97 с.

2. Круг К.А. Основы электротехники. - В 2-х томах. - Т. 2.: Учебник для втузов. - 6-е изд., перераб. -М. -Л.: Госэнергоиздат, 1946. -634 с.