Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса исследований перемежащихся дуговых замыканий и существующие средства защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью 12
1.1. Состояние вопроса,средства и методы исследований перемежающейся дуги 12
1.2. Обзор существующих способов и средств защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью 19
1.2.1. Устройства защиты от замыканий на землю, реагирующие на ток нулевой последовательности ' 19
1.2.2. Устройства защиты от замыканий на землю, требующие подведения цепей тока и напряжения нулевой последовательности 24
ВЫВОДЫ 29
2. Исследование характера изменения токов нулевой после довательности при горении перемежащейся дуги 31
2.1. Обоснование принятого метода исследования и средств для его реализации 31
2.2. Разновидности перемежающихся дуговых замыканий в электрических сетях с изолированной нейтралью 36
2.3. Распределение свободной емкостной составляющей тока замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью 49
2.4. Выравнивание напряжений на емкостях одноименных фазпосле обрыва дуги 62
2.5. Влияние междуфазных емкостей на свободную составляю щую, обусловленную разрядом емкостей поврежденной фазы 69
Выводы 79
3. Исследование закономерностей изменений средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности при перемежающихся дуговых замыканиях на землю 80
3.1. Постановка задачи и основные допущения, принятые при проведении исследований 80
3.2. Колебательный процесс изменения свободной составляющей тока нулевой последовательности 89
3.2.1. Погасание дуги при прохождении через нуль свободной составляющей тока нулевой последовательности 89
3.2.2. Погасание дуги при переходе через нуль принужденной составляющей тока нулевой последовательности 114
3.3. Апериодический процесс изменения свободной составляющей тока нулевой последовательности 121
3.4. Сравнение способов измерения тока нулевой последовательности 128
ВЫВОДЫ 131
4. Разработка защиты от замыканий на землю, основанной на измерении значения тока нулевой последовательности 133
4.1. Разработка мероприятий по выравниванию чувствительности защиты, использующей средневыпрямленное значение тока нулевой последовательности 133
4.2. Исследование средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности на физической модели 142
4.3. Работа кабельных трансформаторов тока при перемежающихся дуговых замыканиях 154
4.4. Техническое описание устройства защиты от замыканий на землю типа ИЗЗ-І "Интеграл" 160
4.5. Определение суммарной емкости сети без снятия напряжения 167
Выводы 175
Заключение 177
Литература
- Состояние вопроса,средства и методы исследований перемежающейся дуги
- Обоснование принятого метода исследования и средств для его реализации
- Постановка задачи и основные допущения, принятые при проведении исследований
- Разработка мероприятий по выравниванию чувствительности защиты, использующей средневыпрямленное значение тока нулевой последовательности
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года, принятые ХХУІ съездом КПСС, предусматривают дальнейшее развитие электроэнергетики, как одной из ведущих отраслей промышленности, а также повышение надежности и качества электроснабжения объектов народного хозяйства. Увеличение производства электрической энергии и рост энерговооруженности промышленных предприятий и городов приводят к необходимости повышения надежности работы распределительных электрических сетей и, в том числе, сетей с изолированной нейтралью.
Однофазные замыкания на землю являются наиболее вероятным видом повреждения и составляют более 7С$ от общего числа повреждений в распределительных сетях. Кроме того, многие другие повреждения, например, междуфазные и многоместные замыкания, начинаются именно с замыкания на землю. Поэтому уровень надежности электроснабжения в значительной степени определяется совершенством защиты от замыканий на землю.
Выпускаемые промышленностью устройства защиты не полностью удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, а именно - недостаточно селективны при перемежающихся дуговых замыканиях, на долю которых приходится подавляющее большинство замыканий на землю. Это объясняется тем, что электрические величины, имеющие место при перемежающихся дуговых замыканиях в сети с изолированной нейтралью изучены совершенно недостаточно. В литературе имеется ограниченное число работ, в которых приводятся данные только о некоторых частных случаях перемежающихся дуговых замыканий без детального их исследования.
Устройство защиты от замыканий на землю в сетях с изолирован-
ной нейтралью является массовым устройством, поэтому его эксплуатация должна быть максимально простой. Этому требованию в полной мере отвечает токовая защита нулевой последовательности, поскольку направленные защиты требуют выполнения разводки цепей напряжения нулевой последовательности по ячейкам и их фазировки. В действующих электрических установках, в частности, в КРУ, выполнение разводки цепей от трансформатора напряжения по ячейкам весьма затруднительно. В то же время возможности токовой защиты от замыканий на землю в отношении расширения ее области применения далеко не исчерпаны.
В связи с этим, актуальность настоящей работы обусловлена необходимостью дальнейшего изучения перемежающихся замыканий и разработки методов и средств повышения чувствительности и селективности токовой защиты, не требующей подведения цепей от трансформатора напряжения.
Работа связана с выполнением в Томском политехническом институте задания 02.05.02 программы по решению важнейшей научно-технической проблемы 0.74.08 в соответствии с постановлением ГКНТ Совета Министров № 14/529/269 от 22 декабря 1980 года, № гос.регистрации 0183.0054413.
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка измерительного органа токовой защиты нулевой последовательности, обеспечивающего ее надежное функционирование как при устойчивых, так и при перемежающихся дуговых замыканиях.
Поставленная цель достигалась на основе решения следующих основных задач:
Анализ современного состояния вопросов исследования перемежающихся дуговых замыканий и существующих средств защиты от замыканий на землю.
Аналитическое исследование закономерностей изменения
электрических величин нулевой последовательности при горении перемежающейся дуги.
Разработка физической модели сети с изолированной нейтралью, позволяющей осуществлять многократное воспроизведение всех разновидностей перемежающихся дуговых замыканий.
Исследование закономерностей изменения средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты при перемежающихся дуговых замыканиях, как исходного параметра для построения защиты.
Разработка принципиальной схемы и конструкции устройства защиты от замыканий на землю, его экспериментальные исследования и испытания в реальных распределительных сетях.
Методы исследования. При решении поставленных задач использованы аналитические методы исследования на основе теории электрических цепей и физическое моделирование электрических процессов на базе теории подобия. Результаты теоретических исследований проверялись экспериментально в лабораторных и промышленных условиях.
Научная новизна работы. В работе содержатся следующие новые научные результаты:
исследованы закономерности изменения электрических величин нулевой последовательности при всех основных разновидностях перемежающихся дуговых замыканий в сетях с изолированной нейтралью;
предложен новый подход к построению измерительного органа токовой защиты от замыканий на землю, основанный на измерении средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты;
исследованы закономерности изменения средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты как исходного параметра для построения
защиты от замыкании на землю.
На зашиту выносятся следующие основные положения:
результаты исследования влияния продольных параметров отдельных линий на распределение между ними тока замыкания при перемежающемся дуговом замыкании в сети с изолированной нейтралью;
результаты исследования закономерностей изменения средне-выпрямленного значения тока нулевой последовательности при всем многообразии перемежающихся дуговых замыканий в сетях с изолированной нейтралью;
обоснование построения измерительного органа защиты от замыканий на землю на основе измерения средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты.
Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением данных, полученных при аналитическом исследовании и физическом моделировании, с данными, полученными в реальных сетях различными авторами.
Практическая ценность. Результаты исследования закономерностей изменения электрических величин при перемежающихся дуговых замыканиях, полученные в работе, могут быть использованы при разработке и усовершенствовании защит от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.
Проведенные исследования позволили разработать, изготовить и установить в эксплуатацию устройства токовой защиты от замыканий на землю типа ИЗЗ-І "Интеграл", основанной на измерении средне-выпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты. Применение указанного принципа измерения тока нулевой последовательности расширяет область применения токовой защиты за счет снижения значения коэффициента отстройки от броска собственного емкостного тока и обес-
печивает ее правильное функционирование как при устойчивых, так и при перемежающихся дуговых замыканиях.
Реализация результатов работы. На основе проведенных исследований разработана и испытана защита типа ИЗЗ-І "Интеграл", два комплекта которой введены в постоянную эксплуатацию в системе собственных нужд блока 200 МВт Беловской ГРЭС в 1983 году. Оснащение защитой ИЗЗ-І "Интеграл" всех присоединений собственных нужд одного блока 200 МВт, намеченное осуществить в 1984 - 1985 годах, позволит практически предотвратить выход из строя мощных электродвигателей из-за возникновения замыканий на землю и связанные с этим тяжелые последствия, что, по предварительным расчетам, обусловит экономический эффект 20 - 25 тысяч рублей.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах отдела автоматизации электрических систем Института электродинамики АН УССР (г.Киев, 1982, 1983, 1984); на региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию кафедр электрических станций, электрических систем и теоретических основ электротехники Томского политехнического института (г.Томск, 1981); на областной научно-практической конференции "Молодые ученые и специалисты - народному хозяйству" (г.Томск, 1982); на производственно-технических совещаниях РЭУ "Кузбассэнерго" (г.Кемерово, 1981, 1983); на объединенном научном семинаре кафедр электрических станций, электрических систем и электроснабжения промышленных предприятий и городов НЭТИ (г.Новосибирск, 1984).
Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок опубликовано 6 печатных работ, в том числе, получено одно авторское свидетельство.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 109 страницах
машинописного текста, списка литературы из 108 наименований на II страницах, 3 приложений, иллюстрируется 75 рисунками на 66 страницах.
Содержание работы.
Во введении приведена краткая аннотация работы и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе дается анализ современного состояния вопроса исследований перемежающихся дуговых замыканий на землю и существующих средств защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.
Во второй главе приведено экспериментальное исследование на физической модели сети с изолированной нейтралью всех основных разновидностей перемежающихся дуговых замыканий и теоретическое исследование закономерностей изменения электрических величин при горении перемежающейся дуги.
Третья глава посвящена теоретическому исследованию закономерностей изменения средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты при перемежающихся дуговых замыканиях в сети с изолированной нейтралью.
Четвертая глава посвящена разработке защиты от замыканий на землю, основанной на измерении средневыпрямленного значения тока нулевой последовательности за целое число периодов тока промышленной частоты.
В приложении приведены расчет и обоснование параметров физической модели; схемы функциональных блоков защиты от замыканий на землю типа ИЗЗ-І "Интеграл" и спецификация содержащихся в ней элементов; документы, подтверждающие внедрение результатов работы и их экономическую эффективность.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю
- II -
доктору технических наук, профессору кафедры электрических станций Томского политехнического института им.С.М.Кирова Кутявину Ивану Дмитриевичу за общее руководство работой над диссертацией и научному консультанту кандидату технических наук, доценту кафедры электрических станций Вайнштейну Роберту Александровичу за большую помощь при проведении теоретических и экспериментальных исследований. Автор весьма признателен кандидату технических наук, доценту кафедры электрических станций Головко Станиславу Ивановичу за советы и помощь в решении ряда вопросов при работе над диссертацией.
Состояние вопроса,средства и методы исследований перемежающейся дуги
По опубликованным данным замыкание на землю (ЗНЗ) является наиболее распространенной причиной повреждения электрического оборудования в распределительных сетях.
Принято считать, что в этом отношении электрические сети напряжением 6 + 35 кВ, работающие с изолированной нейтралью, обладают преимуществом по отношению к сетям с другим режимом нейтрали. Как известно, это преимущество объясняется возможностью работы электрического оборудования при наличии замыкания на землю в одной точке сети ввиду малого уровня установившегося значения тока повреждения. Однако, статистические данные и результаты анализа многочисленных осциллограмм повреждений электрического оборудования, причиной которых явилось ЗНЗ, показывают, что процент устойчивых ЗНЗ в действительности чрезвычайно мал. В ряде работ [ifб] отмечается, что в подавляющем большинстве случаев ЗНЗ представляет собой совокупность следующих друг за другом самовосстанавливающихся пробоев изоляции оборудования, образующих вместе перемежающееся дуговое замыкание (ЩЗ). В одних случаях дуга может гореть долго и устойчиво (до нескольких минут), в других же -загореться и погаснуть, затем снова возникнуть в совершенно произвольный момент времени.
Совершенно очевидно, что при построении защиты от ЗНЗ необходимо достоверное знание электрических процессов, происходящих при горении перемежающейся дуги. - Анализ электрических величин переходного процесса, изучение характера и закономерностей их изменения в реальных сетях крайне затруднительны. В связи с этим большинством авторов исследований, посвященных этому вопросу, результаты и выводы получены на основе использования аналитического и физического моделирования реальных процессов [ II 20,66] . Однако, как отмечено в работах [16,17], из-за несовершенства методики анализа и эксперимента применение указанных методов исследования требует практического подтверждения как основных результатов работы, так и достоверности принятых исходных условий.
Обширные экспериментальные исследования процессов, происходящих при однофазном замыкании на землю, в свое время были проведены Петерсеном, Р.Вильгеймом и М.Уотерсом [22] , а затем продолжены Н.Н.Беляковым [3,б] , Ч.М.Джуварлы [9,10] , Ф.А.Лихачевым [1,8,23,24] , И.М.Сиротой [2,25] и рядом других отечественных и зарубежных авторов. Однако, имевшиеся в то время технические средства, не позволили авторам раскрыть все особенности этих процессов, в частности, необходимые для разработки устройств релейной защиты. Сложность и большое разнообразие процессов при ЦДЗ в какой-то степени объясняет недостаточную изученность и актуальность этого вопроса и в настоящее время.
В работах, посвященных исследованию переходных процессов при ПДЗ, большинство авторов справедливо отмечает важность такого исходного момента исследований, как принятая схема замещения. Прежде всего, перед исследователем возникает задача установить насколько точно, качественно и количественно, принятая схема замещения может отразить процессы, имеющие место в реальности. С другой стороны, сложность математического описания переходных процессов, их многофакторная зависимость и существенное качественное различие исследуемых сетей, вызывают необходимость введения цело - 14 го ряда ограничений и допущений, а также, принятия такой схемы замещения, которая позволила бы значительно упростить производимые расчеты. Это приводит к сужению области исследований, а в ряде случаев даже ставит под сомнение возможность обобщения получаемых результатов»
В [25] , например, предпринята попытка анализа свободных емкостных токов ЗНЗ в сетях с изолированной нейтралью. Однако, одноконтурная схема замещения, принятая авторами за исходную, позволяет получить только одну свободную составляющую тока нулевой последовательности (Ш), обусловленную лишь зарядом емкостей неповрежденных фаз. Вторая составляющая, вызванная разрядом емкостей поврежденной фазы, остается без внимания. Такой подход к исследованию переходных процессов следует признать несколько некорректным, поскольку разрядная составляющая, определяемая параметрами поврежденной фазы присоединений и местом замыкания, вносит значительный вклад в ток НП и существенно влияет на общую картину переходного процесса. Кроме того, следует отметить, что задача определения максимально возможных значений полного тока Ш сама по себе интересна и заслуживает внимания, но полученные данные не могут быть использованы для разработки средств защиты от ЗНЗ, поскольку исследование проведено без учета возможных принципов измерения, их особенностей и различий.
Не в полной мере соответствует действительности и утверждение авторов о распределении тока НП лишь пропорционально емкостям присоединений независимо от их продольных параметров, удаленности места замыкания от сборных шин и гармонического состава тока НП. Такой подход допустим только при анализе сетей с однородными присоединениями, то есть, с одинаковым распределением R , L , С -параметров по линиям.
Обоснование принятого метода исследования и средств для его реализации
Как отмечалось выше, для исследования переходных процессов при замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью, в том числе и при ПДЗ, возможно применение различных методов - аналитическое исследование, моделирование процессов на АВМ или ЦВМ, физическое моделирование и так далее.
Все эти методы, при достаточно точном учете параметров исследуемого объекта, дают возможность получить достоверные данные о происходящих в действительности процессах. Однако, очевидно, что наиболее целесообразно выбрать такой метод, который позволяет получить необходимую информацию при наименьших затратах средств и времени.
По мнению автора, методом, более полно удовлетворяющим этому условию, является физическое моделирование в реальном масштабе времени и на низком напряжении. По отношению к другим методам, он обладает следующими достоинствами.
1. Возможность иммитации любого режима перемежающегося дугового замыкания и многократного его воспроизведения.
2. Возможность непосредственной регистрации процессов в любой точке исследуемой сети без использования измерительных трансформаторов тока и напряжения и получение информации, например, в виде осциллограмм без какой-либо дополнительной обработки. Измерение тока НП и его осциллографирование может быть выполнено на одном измерительном шунте с помощью несложных коммутаций цепей.
3. Возможность непосредственного подключения к физической модели реальных устройств защиты от замыканий на землю с помощью простейших согласующих устройств.
4. Чрезвычайно низкие затраты на изготовление модели, значительно меньшие, чем необходимые на получение той же информации с помощью современных ЭЦВМ.
Физическая модель сети, предназначенная для изучения перемежающихся дуговых замыканий, представляет собой трехфазную низковольтную электрическую установку и содержит четыре функциональных блока - источник питания, модель трансформатора напряжения, блок линий и модель дугового промежутка. Схема установки приве дена на рис.2.І,
Источник питания выполнен в виде трехфазного трансформатора напряжением 220/127 В, соединение обмоток - А А Для изменения частоты свободного тока предусмотрена возможность дополнительного включения катушек индуктивности последовательно со вторичной обмоткой питающего трансформатора и их шунтирование.
Трансформатор напряжения в модели выполнен в виде трех однофазных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Схема соединения обмоток - А /А /А
Линии сети набраны из трехфазных Г - образных ячеек, каждая из которых замещает участок кабельной линии определенной длины. Схема соединения элементов в такой ячейке приведена на рис.2.2. Фазные и междуфазные емкости сети в каждой ячейке моделируются набором конденсаторов соответствующей емкости. Для замещения продольных R L - параметров использованы постоянные резисторы и катушки индуктивности с высокой добротностью.
Модель дугового промежутка, позволяющая осуществить многократное воспроизведение различных режимов ЦДЗ, выполнена в соответствии с [19] и представляет собой тиристорний коммутатор, подключаемый к фазе сети через двухполупериодный выпрямитель. Модель дугового промежутка приведена на рис.2.3. Управление коммутатором производится с помощью специальной схемы, изображенной на рис .11.2., которая отслеживает напряжение на поврежденной фазе и, при достижении им заданного уровня, выдает импульс на открывание тиристора. Длительность управляющего импульса.определяет момент погасания дуги и устанавливается такой, что имеется возможность осуществить гашение дуги при одном из переходов через нуль как свободной, так и принужденной составляющей тока Ш.
Постановка задачи и основные допущения, принятые при проведении исследований
Анализ состояния вопроса разработки токовых защит от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью свидетельствует о необходимости отыскания такого способа обработки тока Щ, при котором различие измеряемого параметра, при всем многообразии процессов, имеющих место при горении дуги, будет минимальным.
Известно, что характерной особенностью переходного емкостного тока является то, что его амплитудные значения во много раз больше амплитуды установившегося тока, а время существования во много раз меньше периода промышленной частоты. С ростом свободной частоты переходных токов амплитуды их растут, а время существования уменьшается. Кроме того, на основе проведенного анализа токов при всем многообразии ЦЦЗ можно указать следующие особенности. При снижении пробивного напряжения амплитуды переходных токов уменьшаются пропорционально его значению, а число пробоев, в случае погасания дуги при прохождении свободной составляющей через нуль, растет примерно обратнопропорционально пробивному напряжению. В случае погасания дуги при первом прохождении через нуль принужденной составляющей тока замыкания число пробоев за период промышленной частоты не превышает двух и имеет место бестоковая пауза.
Указанные особенности позволили сделать предположение, что относительной стабильностью при горении перемежающейся дуги должно обладать средневыпрямленное значение (СВЗ) тока НП за целое число периодов тока промышленной частоты по отношению к СВЗ установившегося тока.
При этом предусматривается, что практически в устройстве зашиты величина UCB3 может быть получена с помощью линейного интеграла со сбросом, который осуществляется внутренним времязадаю-щим генератором по истечении принятого времени интегрирования. Причем, поскольку при любой разновидности ПДЗ периодичность процесса, как будет показано ниже, определяется током промышленной частоты, то синхронизация внутреннего генератора с интегрируемым током не обязательна.
Качественно правильность сделанного предположения иллюстрируется серией кривых на рис.3.1. 3.4., где отображены некоторые характерные разновидности процессов при замыканиях на землю.
Кратность СВЗ тока НП в приведенных случаях замыкания по отношению к СВЗ тока НП при устойчивом металлическом замыкании колеблется в пределах от I до 1,38. Однако, это не означает, что столь ограниченное число разновидностей процессов при ПДЗ достаточно для выявления максимальных и минимальных возможных кратностей СВЗ тока НП. Отыскание закономерностей и пределов изменения СВЗ тока НП при всем многообразии процессов горения дуги является предметом исследований, изложенных в данной главе. Указанные сведения необходимы для разработки защиты от замыканий на землю, основанной на измерении СВЗ тока НП.
1. Рассматривается только одна свободная составляющая тока замыкания на землю, определяемая дозарядом емкостей неповрежденных фаз сети до линейного напряжения. Влиянием тока разряда емкости поврежденной фазы можно пренебречь, поскольку его частота намного больше частоты тока дозаряда [1,2,4] и при выполнении зашиты от замыканий на землю он может быть отделен с помощью фильтра.
2. Ввиду медленного отекания на землю зарядов емкостей фаз сети [і,4] напряжение смещения нейтрали в промежутке времени между двумя соседними пробоями считаем постоянным и равным его установившемуся значению в момент обрыва дуги.
3. Пренебрегаем наличием переходных процессов при установлении напряжения на нейтрали после момента пробоя.
Подтверждением правомерности принятых допущений является со-постановление кривых изменения токов и напряжений, построенных на их основе, с осциллограммами, полученными І.Е.Дударевнм при ПДЗ в реальных кабельных сетях [18,60,69] , а так же с осциллограммами аналогичных процессов, полученных автором на физической модели сети.
Разработка мероприятий по выравниванию чувствительности защиты, использующей средневыпрямленное значение тока нулевой последовательности
Максимальная относительная емкость cLfsaKG присоединения, на котором может быть установлена токовая защита от замыканий на землю определяется по формуле ( 1.3 ), приведенной в п.1.2. В соответствии с выражением С 1.3 ) мякс в раьвюй степени зависит от принятых значений коэффициентов чувствительности и отстройки. Очевидно, что при рассмотрении токовой защиты, основанной на измерении СВЗ тока ШІ, значение коэффициента К должно определяться минимальными кратностями СВЗ тока НП, а значение коэффициента К - максимальными. Поэтому разрабатываемые мероприятия, направленные на повышение чувствительности указанной защиты для случаев с минимальными СВЗ тока НП и на ее снижение для случаев с максимальными СВЗ тока НП, в равной степени способствуют повышению качества защиты от замыканий на землю. Принципиальной основой для решения этой задачи является существенное различие формы кривых мгновенных значений токов НП при различных видах ЦЦЗ.
Как было показано выше минимальная, теоретически возможная кратность СВЗ тока НП, имеет место при ПДЗ с погасанием дуги при первом переходе через нуль тока замыкания. Причем, минимум СВЗ тока НП характерен для максимально возможных значений 6 , превышение которых приводит к качественному изменению процесса и погасание дуги становится возможным лишь при переходе через нулевое значение принужденной составляющей тока замыкания. Минимальная кратность СВЗ тока НП в этом случае, как отмечалось, составляет 0,3 0,37 , а ток замыкания имеет форму коротких разнополярных импульсов, следующих с частотой промышленного тока (рис.4.1.а).
Покажем, что в этом случае минимальная кратность СВЗ измеряемого сигнала может быть увеличена с помощью RC- или RL- цепей, установленных на входе измерительного органа и изображенных на рис.4.2.а)., б). Причем, выходной сигнал снимается с индуктивности в случае применения RL- цепи, и с резистора в случае использования К С - цепи.
Увеличение кратности GB3 измеряемого сигнала рассмотрим на примере KL - цепи, т.к. функции этой цепи может выполнить входной разделительный трансформатор защиты при соответствующем выборе его параметров.
Использование для этой цели входного разделительного трансформатора оказалось возможным благодаря тому, что он работает практически в режиме холостого хода,поскольку его нагрузкой является масштабирующий усилитель с большим входным сопротивлением. Входной сигнал UBX схемы, изображенной на рис.4.1.а. практически пропорционален току Ш благодаря выбранному режиму работы трансформатора тока НП, что подробно рассматривается в 4 п.4.3. Для упрощения решения задачи импульсы тока Ш на входе схемы (рис.4.1.а) заменяем прямоугольными импульсами (рис.4Л.б) такой же длительности и амплитуды.
При определении выходного напряжения воспользуемся методом получения принужденной составляющей реакции цепи в замкнутой форме, описанным в [7l] . Этот метод основан на применении интеграла Дюамеля и позволяет найти выражения для описания выходного сигнала в любом интервале времени, если включаемое напряжение на входе является периодической не синусоидальной функцией.
Форма выходного сигнала в соответствии с его описанием выражениями ( 4.1 ) ( 4.4 ) имеет вид, показанный на рис.4.1.в. Как видно из рис.4.1.в после каждого импульса на выходе схемы имеет место дополнительный экспоненциальный импульс, полярность которого обратна полярности вызвавшего его импульса. Начальная амплитуда этого дополнительного импульса и его затухание определяются прежде всего постоянной времени LR- цепи. Площадь его, благодаря значительно большей длительности по отношения к основному импульсу, может быть вполне соизмерима с площадью последнего.
Таким образом, поскольку СВЗ выходного сигнала за период следования импульсов определяется суммой абсолютных значений площадей и положительных и отрицательных импульсов, происходит увеличение СВЗ выходного сигнала по отношению к СВЗ входного сигнала (см. рис.4.1.г).
