Экспериментальные методы контроля и измерения симметричных составляющих

В целях индикации присутствия в трехфазных системах симметричных составляющих и оценки их возможного влияния на работу электрооборудования могут использоваться различные способы экспериментального измерения составляющих токов и напряжений с помощью специальных схем фильтров-индикаторов. На практике такие фильтры используют в схемах защиты трехфазных энергетических систем от аварийных режимов, вызывающих серьезные нарушения симметрии токов и напряжений. Обнаружение в таких системах составляющих нулевой и обратной последовательностей является свидетельством нарушения симметрии. В качестве примеров таких схем фильтров здесь рассматриваются фильтры напряжений нулевой и обратной последовательностей, представленные на рис. 59 и 60.

Рис. 59

Фильтр напряжений нулевой последовательности (рис. 59) состоит из трех однофазных трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых включены на фазные напряжения, а вторичные – в разомкнутый треугольник, к зажимам которого подключен вольтметр.

Понятно, что первичные обмотки трансформаторов находятся под фазными напряжениями на входе линии в объект потребления энергии. Если коэффициенты трансформации трансформаторов К = 1, на вторичных обмотках действуют напряжения , и . В соответствии со вторым законом Кирхгофа для контура, состоящего из трех вторичных обмоток трансформаторов и вольтметра , т.е. показание вольтметра равно .

При отсутствии искажений напряжений в фазах генератора, соединенных по схеме «звезда» , т.е. смещение нейтрали отсутствует и . При наличии искажений напряжений в их составе появляются симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Симметричные составляющие во вторичных обмотках трансформаторов при этом в сумме равны нулю, т.е. эти составляющие на показание вольтметра не влияют. Но для нулевой последовательности .

Таким образом, показание вольтметра свидетельствует о смещении нейтрали, величина которой равна , что может служить и мерой степени искажения и получать представление о величине напряжений нулевой последовательности.

Фильтр напряжений обратной последовательности (рис. 60) содержит два резистора и два конденсатора. Поэтому его называют четырехэлементным.

Рис. 60

Параметры фильтра должны удовлетворять условию .

Покажем, что напряжение U, измеряемое вольтметром, пропорционально составляющей обратной последовательности. Учитывая соотношение между параметрами фильтра выразим межфазные сопротивления имеют вид:

Запишем линейные напряжения через симметричные составляющие:

Токи в ветвях фильтра:

Напряжение на элементах :

Показания вольтметра могут быть получены из следующего:

Таким образом, показание вольтметра пропорционально напряжению обратной последовательности.

Если зажимы А и С поменять местами и выполнить условие , то вольтметр покажет напряжение прямой последовательности: