Устройство для определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее три элемен ,та И и три элемента НЕ каждой уз фаз сети, выходной орган напряжений нулевой последовательности, выход которого соединен с первыми входами каждого из элементов И, а выход каждого из элементов НЕ одноименной фазы соединен с вторым входом элемента И одноименной фазы, отличающееся тем, что, с целью повьаиения надежности функционирования , каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом,, а устройство снабжено тремя блоками суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети, тремя блоками суммирования векторов н-апряжений собственной и половины отстающей фаз сети, тремя фазосдвигающими цепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими блоками сравнения , при этом входы каждого из блоков суммирования векторов напряжений собственной и отстающ ей фаз сети и блоков суммирования векторовнапряжений собственной и половины отстающей фаз сети подключены к, соответствующим собственным и отстающим источникам фазных напряжений сети, а выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной .и отстающей фаз сети через последовательно сое (Л диненные фазосдвигающие цепочки и первые блоки сравнения подсоединены с: к третьим входам элементов И опережающих фаз сети и через вторые блоки i сравнения к третьим входам элементов И отстающих фаз сети, причем выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети через последоваел тельно соединенные третьи блоки срав со нения подключены к входам элементов НЕ одноименных фаз сети. IvD СО

„„SU„„! 053237

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Н Н 02 М 3 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети, тремя блоками суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети, тремя фазосдвигающими цепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими блоками сравнения, при этом входы каждого из блоков суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети и бло ков суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети подключены к. соответствующим собственным и отстающим источникам фазных напряжений сети, а выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной,и отстающей фаз сети через последовательно соединенные фазосдвигающие цепочки и первые блоки сравнения подсоединены н третьим входам элементов И опере. жающих фаз сети и через вторые блоки сравнения к третьим входам элементов Я Ми4, Ю

Ю СО К) (21) 3469880/24-07

; (22) 16.07.82 (46) 07.11.83.Вюл,941 (72) В.Ф. Антонов, Ю.И. Зорин и В.И. Микрюков (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени инсти тут горного дела им.А.A. Скочи н ского (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 744819, кл. Н 02 Н 3/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР.

9 589659, кл. Н 02 Н 3/16, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАMblKAHHH HA ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее три элемента И и три элемента НЕ каждой из фаз сети, выходной орган фильтра нап ряжений нулевой последовательности, выход которого соединен с первыми входами каждого из элементов И, а выход каждого из элементов НЕ одноименной фазы соединен с вторым входом элемента И одноименной фазы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом а устройство снабжено тремя блоками

И отстающих фаз сети, причем:выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети через последовательно соединенные третьи блоки сравнения подключены к входам элементов

НЕ одноименных фаз сети.

1053237

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам дт я определения поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью с целью, ee использования, например, совместно 5 с быстродействующей аппаратурой защиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека .к любой из фаз сети напряжением1,14-10 кВ. 10

Известно устройство для определеHHH поврежденной фазы в трехфаэной ,электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и. по числу фаз пороговые элементы сравнения, подключенные входами к цепям, образованным путем последовательного и встречного включения вторичных об-. моток разделительных трансформаторов, подключенных первичными обмотками на 20 фазные напряжения сети и промежуточ-. ного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к источнику ,постоянного напряжения через формирователь добавочного вектора, состоящий 35 .из транзисторных ключей с параллельно включенными диодными ограничите- лями, базовые цепи которых через фазосдвигающую цепочку подключены к фильтру напряжения нулевой последо- щ вательности, а выходы пороговых элементов подключены к входу логического блока.

Работа устройства основана на принципе Формирования Результирующих З5 векторов фаэных напряжений и добавочного вектора, модуль которого изменя- ют в зависимости от модуля вектора напряжения нулевой последовательности по заданным математическим законам и определения поврежденной фазы по 4О амплитудам двух результирующих векто. ров, соответствующих неподвижным фазам и превышающих эталонную величину (1 ). Недостатком данного устройства является необходимость иметь источник постоянного тока.

Известно устройство для определения поврежденной фазы при однофаэных замыканиях на землю в сети с изолиро- 5Q ванной нейтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и подключенные к каждой из фаз сети органы максимального напряжения выходы которых соединены с первыми входами элементов И отстающей фазы и с вторыми входами элементов И одноименной фазы через. элементы НЕ, причем каждый из элементов И дополнительно снабжен третьим входом, к каждому из которых подключен выход фильтра напряжения нулевой последовательности (2 3.

Недостатком известного устройства является его низкая чувствительность, поскольку н области больших сопротив- 65 лений напряжение опережающей фазы С и поврежденной фазы A отличаются меж ду собой незначительно, и практически трудно осуществить срабатывание максимального органа опережающей фазы С и несрабатывание максимального органа поврежденной фазы А при больших величинах сопротивлений утечки и заданной установке срабатывания.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования ,устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения поврежденной фазы при однофаэном замыкании на землю в сети в изолированной нейтралью, содержащем три элемента И и три элемента HE каждой иэ фаэ сети, выходной орган фильтра напряжения нулевой последовательности, выход кото рого соединен с первыми входами каждого иэ элементов И, а выход каждого иэ элементов НЕ одноименной фазы соединен с вторым входом элемента И одноименной фазы, каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом, а устройство снабжено тремя блоками суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаэ сети, тремя блоками суммирования векторов напряжений собственной и по- ловины отстающей фаз сети, тремя фаэосдвигающими цепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими блоками сравнения, при этом входы каждого иэ блоков суммирования векто ров напряжений собственной и отстающей фаз сети и блоков суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети подключе-. ны к соответствующим собственным и отстающим .источникам фаэных напряжений сети, а выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собст венной и отстающей фаз сети через .последовательно соединенные фазосдвигающие цепочки и первые блоки сравнения подсоединены к третьим входам элементов И опережающих фаэ сети и через вторые блоки сравнения — к третьим входам элементов И отстающих фаэ сети, причем выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаэ сети через последовательно соединенные третьи блоки сравнения подключены к входам элементов НЕ одноименных фаз сети.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг, 2 - векторная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства (при замыкании на фазе A).

Устройство состоит иэ блоков 1 3 суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаэ сети, фазосдвигающих цепочек 4 — б, первых блоков 7 — 9 сравнения и вторых блоков 10 - 12 сравнения напряжений с

-1053? 37

II

Фаза В

35 ("„ 8f

Фаза С

1 эталонной величиной, блоков 13 — 15 . суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети, третьих блоков 16 - 18 сравнения с эталонной величиной, логичес-ких элементов НЕ 19 - 21, логических элементов И 22 — 24 и выходного органа 25 фильтра напряжения нулевой поС. ледовательности °

Поврежденная фаза (например, фаза

A) оп еделяется при следующих условиях (ц +ц ()E (u,U!

0 повернута на + 90/)Е, 15

Ь

04 1-2- С Е ((о() е

Из фйг. 2 видно, что чувствитель» ность,устройства, ограничена дугами . 20

12 12л и 8 8" (цифры 12 и-8 показывают, что сигнал снимается с блоков 12 и 8), образованными пересечением окружности с радиусом, равным Е(внеш-. няя окружность, где Е вЂ,Уставка сра- 25 батывания ),полуокружностей 12 12" и

8 8, являющимися геометрическим месf 61 том точек сумм. векторов напряжений ("с + Пд)

Фазы В и С определяются соответ- Зр

1ственно ((0 +й4) :и повернута на

О + c ñÅ+ 90 / )E

8 2 (G,() e. ()б (С() и повернута на

"А

190 / > Е

U + CE б (я сумма векторов напряжений для фа- 45 зы A равна 08 + U и (соответственно для Фазы  — U< + ОА и для фазы СОд + Us) повернута на 90 для повышения чувствительности устройства. „

Сумма векторов напряжений для 50

О ,фазы A равна ц q и (соответстА 2

0 эенно для фазы B - 0 + и,.

0 55 для фазы С - у + 4 введена для

С 2 защиты от ложных срабатываний на данной фазе при замыкании на других фазах.

Устройство работает следующим образом. 60

В нормальном режиме работы на входы блоков 1 - 3 и 13 — 15 сумьзгрО- вания подаются векторы напряжений.

Суви векторов напряжений из блоков 1 - 3 подаются на блоки 10 - 1 65

12 сравнения. Так как фазные напряжения равны между собой и сдвинуты на угол 120,векторная сумма двух иапря. жений равйа по модулю и противополож. на по направлению третьему фазному напряжению..Это напряжение меньше эталонной величины. Поэтому блоки

10 — 12 сравнения не срабатывают, и на входы логических элементов И 22

24 подается "0". С блоков 1 - 3 сумма вектбров двух напряжений подается на фазосдвигакщие цепочкй 4 - 6, в

1 которых происходит фазовый сдвиг сумььг векторов наггряжений на 90 против часовой стрелки. Эти суммы векторов также меньше эталонной величины. Поэтому на соответствующие вхоцы логических элементов И также подается, "0" с блоков 7 — 9 сравнения.

Сумма напряжения собственной фазы и половины напряжения последующей фазы подается на входы блоков 16 -. 18 сравнения с выходов блоков 13 — 15 суммирования, которая по величине меньше эталонной величины. Поэтому с выходов блоков 16 - 18 на входы логических элементов HE 19 — 21 подается

"0", следовательно на первичные входы логических элементов И 22 - 24 подается "1".

В нормальном режиме работы .сети при отсутствии утечки отсутствует напряжение нулевой последовательности

I блок 25 не срабатывает, и на вторых входах логических элементов И 22 — 24 присутствует сигнал; равный "0".

Таким образом, при отсутствии утечки на первых входах логических элементов И 22 — 24 присутствует сигнал, равный "1", на вторых, третьих и четвертых входах — сигнал, равный нулю.

При эавьгкании йа землю фазы A срабатывает блок 12, так как фазное напряжение опережающей фазы С увеличивается (в пределе до линейного, 4 точка 12, при глухом замыкании на землю), и поэтому сумма напряжений

Uo + U4 превышает уставку срабатывания. Данная сумма векторов напряжений скользит по дуге 12 12" .

Сумма напряжений Q + В скользит

l 4 2 по дуге полуокружности 16 16 " (точка

16} соответствует глухому загыканию фазы A на землю). Из фиг. 2 видно,. что при любом сопротивлении заьыкания дуга полуокружности 16 16" находится внутри окрУжности с радиусом, равным Е (уставка срабатывания).

Значит на выходе элемента 16 при замыкании фазы A на землю сигнал всегда равен "0", следовательно, на выходе элемента НЕ 19 сигнал .всегда равен "1". На выходе элемента 8 сигнал равен единице, так как при замыкании фазы A на землю сумма слагае-

1P i 3237 усr /у алых векторов напряжений становится больше установки срабатывания (дуга полуокружности 8 8 ", фиг. 2 ), и при глухом замыкании фазы A на землю сумма напряжений находится в точке 8

Блок 25 срабатывает при заьмкании какой либо из фаз сети (в данном случае фазы А). Таким образом, на все входы логического элемента И 22 подается единица, этот эдемент срабаты" вает, и определяется поврежденная фаза A..

На фазе В при любом сопротивлении замыкания не срабатывает элемент 9 (дуга полуокружности 9 9 ", фиг. 2), следовательно не срабатывает элемент

23„ Фаза С также не срабатывает при

1 замыкании на фазе А, так как Inc + !

> на вход логического

О

Ос+ - — > элемента 24 подается "О" от элемента 21, применение предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность и избирательность поврежденной фазы

5 сети „ B известном устройстве при больших сопротивлениях утечки поврежден-. ная фаза определяется при превышении

Йапряжения опережающей фазы установки срабатывания, а в предлагаемом устг

10 ройстве поврежденная фаза определяется суммами напряжений. Высокая надежность устройства от ложных срабатываний достигается вследствие блокировок устройств по напряжению нуле 5 вой последовательности, сумме напряжения отстающей фазы и половины напряжения опережающей фазы.

Указанные преимущества позволяют повысить безопасность эксплуатации

20 карьерных электрических сетей напря-, жением 6 - 10 кВ.

1053237

Фкю d

Составитель Н. Чутчев

Редактор P. Цицика Техред Т.Фанта Корректор О.Билак

Заказ 8897/54 Тирам 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г„ Ужгород, ул. Проектная, 4