Устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗМДИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ОТ ОДНО.ФАЗНОГО ЗАМЬ КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к сети через первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряжения , а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтированный последовательно соединенными кнопкой проверки и резистором, источник питания постонного тока, первый выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напряжения, первый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке повышающего однофазного трансформатора напряжения , второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй выход указанного источника с заземленным выводом разделительного конденсатора, а также кнопку возврата, подключенную к исполнительному реле, отличающеес я тем, что, с цельн) повышения на€ дежности, в него введен Г-образный (Л четырехполюсник, состоящий из резистора и конденсатора, подключенного параллельно разделительному конденсатору , шунтирующему разрядник, через последовательно соединенные резистор указанного четырехполюсника и первичную обмотку повышающего трансформатора напряжения, при этом точка со единения конденсатора и реа зистора соединена с другим выводом указанного индикатора. ел Г) ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 02 Н 3 17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3486774/24-07 (22) 06 ° 09.82 (46) 07,01.84. Бюл. 9 1 (7 ) В.М.Кутии и A.В.Кобылянский (71) Винницкий политехнический институт (53) б 21. 316 . 925 (088. 8) (56) 1., Усов С.В. Электрическая часть электростанций. Л., 1977, с. 418.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 279758, кл. H 02 Н 7/06, 1968.

3 ° Авторское свидетельство СССР

Р 877686, кл. Н 02 Н 3/16, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОИ

НЕИТРАЛЬЮ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ

HA ЗЕМЛЮ, содержащее трехфазный изме- рительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к сети через первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряже- . ния, а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтированный последовательно соединенными кнопкой проверки и резистором, ис...SU„, 5951 А точник питания постонного тока, йервый выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напр яжени я, пер-, вый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке повышающего однофазного трансформатора напряжения, второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй выход укаэанного источни ка с з аземленным выводом раздели-, тельного конденсатора,. а также кнопку возврата, подключенную к исполнительному реле, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения на- щ

О дежности, в него введен Г-образный четырехполюсник, состоящий из резистора и конденсатора, подключенного параллельно раеделнтельному нонденсатору, шунтирующему разрядник, через последовательно соединенные ре- Я зистор укаэанного четырехполюсника и первичную обмотку повышающего трансформатора напряжения, при этом точка соединения конденсатора и резистора соединена с другим выводом указанного индикатора.

1065951

Изобретение относится к релейной защите, а именно к устройствам для непрерывного контроля изоляции и защиты от утечек на землю общепромышленных сетей с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В.

Дл я контроля со проти вл ени я из ол яции в сетях с напряжением выше

1000 В наиболее широкое распространение получило устройство, содержащее трехфазный измерительный транс- 10 форматор напряжения с двумя вторичны- обмотками, одна из которых соединена в звезду а другая — в разомкнутый треугольник, реагирующий орган и вольтметры (1) . 3S

К недостаткам устройства следует отнести низкую чувствительность к замыканиям через большое переходное сопротивление, поскольку устройство реагирует на несимметрию полных про- о водимостей изоляции сети относительно земли, а емкостная проводимость, как правило, в распределительных сетях значительно превышает активную, и не реагирует на симметричное снижение сопротивления изоляции, по этим причинам может быть использовано лишь как индикатор аварийного состояния — металлического замыкания на землю. В процессе эксплуатации трансформаторы напряжения типа HTMH часто повреждаются иэ-за воздействия перемежающейся дуги в месте повреждения.

Известно также устройство, содер" жащее два трехфазных трансформатора напряжения, блок питания, разделительный конденсатор и релейный блок„ состоящий иэ органа, реагирующего преимущественно на постоянную составляющую, и органа, реагирующего на полный ток, причем первичные обмотки трансформаторов подсоединены непосредственно к сети, а нейтральные точки объедйнены и подсоединены через блок питания и резистор к земле, 45 вход реагирующего органа включен параллельно резистору (2) .

Укаэанное устройство реагирует как на однофазную утечку, так и на симметричное снижение сопротивления изоляции, однако оно имеет перезащиту в области больших значений сопротивления изоляции, поскольку срабатывает при одном и том же значении сопротивления утечки независимо от значения сопротивления изоляции.

Кроме того, устройство ненадежно в работе из-за частого повреждения трансформаторов напряжения при перемежающейся дуге, а также из-за лож- 60 ных срабатываний устройства при естественных,смещениях нейтрали и феррорезонансных явлениях.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты трех- 65 фазной сети напряжением выше 1000 Й, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подсоединена к сети через однофазные измерительные трансформаторы, а к земле — через повышающий трансфсрматор и разделительный конденсатор, сумматор напр яжения, диод, омметр, разрядник, резистор и блок питания, причем последовательно соединенные первичная обмотка повышающего трансформатора напряжения и разделительный конденсатор шунтнрует разрядник, сумматор напряжения первым выходом через диод подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора напряжения, вторым входом через омметр и второй выход источника питания подключен к разделительному конденсатору, а выходом — к измерительному входу исполнительного реле, параллельно контрольному входу которого включена кнопка возврата-, а параллельно разряднику — последовательно соединенные кнопка проверки и резистор (3) .

Недостатком данного устройства являются его ложные срабатывания или отказы в работе за счет влияния тока нулевой последовательности, протекающего по первичной обмотке повьпаающего трансформатора напряжения под воздействием различных факторов (естественного смещения нейтрали, феррореэонансных явлений, несимметрии проводимостей изоляции) . Ток нулевой последовательности накладывается на ток разряда конденсатора и при возникновении утечки.

Цель изобретения — повышение надежности функционирования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, coäåðæàùåå трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к сети через первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряжения, а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтированный последовательно соединенными кнопкой проверки и резистором, источник питания постсянного тока, первый выход которогс подключен к питающему входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напряжения, первый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке превышающего однофазного трансформатора напряжения, второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй выход указанного источника с, заземленным выводом разделительного конденсатора, а так1065951 же кнопку возврата, подключенную к исполнительному реле, введен Г-образный четырехполюсник, состоящий из резистора и конденсатора, подключенного параллельно разделительному конденсатору, шунтирующему разряд- 5 ник, через последовательно соединенные резистор указанного четырехполюсника и первичную обмотку повышающего трансформатора напряжения, при этом точка соединения конденсатора и 10 резистора соединена с другим выводом укаэанного индикатора.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из трехфазного измерительного трансформатора 1 напряжения, каждая фаза первичной обмотки которого подсоединена к контролируемой сети 2 через первичную обмотку однофаэного измерительного трансформатора 3, а нейтральная точка че2 рез разделительный конденсатор 4 - к з емле, сумматора 5 напр яжения, состоящего иэ двух потенциометров б и 7,, один «з которых подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора 8, а другой — между положительным полюсом источника 9 выпрямленного напряжения и индикатором сопротивления изоляции — омметром 10, Г-образного четырехполюсника 11, вход которого подключен между одним из полюсов омметра 10 и отдельным полюсом источника 9 выпрямленного напряжения, а выход подключен одним из полюсов через первичную обмотку 35 повышающего трансформатора 8 и другим непосредственно к разделительному конденсатору 4, исполнительного реле 12, вход которого подключен к выходу сумматора 5 напряжения, выход-4п ного контакта 13 исполнительного реле 12, разрядника 14, кнопки 15 проверки исполнительного реле, подключенной между нейтральной точкой первичной обмотки трехфазного измерительного трансформатора напряжений и землей через резистор 16, кнопки

17 возврата исполнительного реле и диода 18.

Устройство работает следующим образом.

Для непрерывного контроля изоляции фаз сети относительно земли и защиты от утечек устройство подключают между фазами обесточенной сети

2 и подают переменчое напряжение на вход источника 9 выпрямленного напряжения. При исправном состоянии исполнительного реле 12 оно срабатывает от броска тока заряда раздели- 60 тельного конденсатора 4 и конден атора Г-образного четырехполюсника 11 и своим контактом 13 замыкае- цепь сигнализации. После проверки исправности исполнительного реле 12 путем 65 нажатия кнопки 15 его возвращают в исходное лоложение и подают напряжение на контролируемую сеть 2.

Если уровень сопротивления изоляции выше уставки срабатывания исполнительного реле 12, то оно не возбуждаетсл и по омметру 10 можно определить суммарное сопротивление изоляции всех трех фаэ сети относительно земли. В случае, когда проводимости изоляции фаз сети не одинаковы или при феррореэонансных явлениях в нейтральном проводе измерительного трансформатора 1 появляется ток нул .вой последовательности, однако влияние его на показание омметра ограничено резистором, входящим в Г-образный четырехполюсник, и шунтированием омметра разделительным конденсатором.

В случае возникновения утечки конденсатор Г-образного четырехполюсника, обладающий значительно большей емкостью по сравнению с разделительным конденсатором 4, начинает разряжаться по цепи резистор Г-образного четерехполюсника — первичная обмот са повышающего трансформатора 8 - измери тельные трансформаторы 1 и 3 — сопротивление утечки — земля. При этом по первичной обмотке повышающего трансформатора будет протекать в основном ток разряда конденсатора, влияние тока нулевой последовательности от контролируемой сети переменного тока будет значительно ослаблено за счет шунтирования его через разделительный конденсатор 4 и ограничения резистором Г-образного четырехполюсника. Поэтому на потенциометре 6 будет возникать напряженк ., максимальное значение которого обратно пропорционально сопротивлению утечки. С другой стороны, в первоначальный момент возникновения утечки ток через потенциометр 7 в силу инерционности системы не изменяется и будет обратно пропорционален величине активного сопротивления изоляции всех трех фаз сети относительно земли. Таким обра" эом, на вход исполнительного реле 12 с потенциометров 6 и 7 снимается сумма напряжений, каждое из которых отстроено от влияния тока нулевой последовательности, протекающего в нулевом проводе измерительного трансформатора под воздействием возникшей. утечки. Изменяя соотношение уровней напряжения с помощью сопротивлений потенциометров б и 7 можно получить требуемую защитную характеристику и исключить ложные срабатывания реле И его несрабатывания от воздействия возникающего тока нулевой последовательности в нейтральном проводе измерительного трансформатора напряжения.

Как показывают исследования, величина тока замыкания на землю, обусловленная трансформатором напряжения

1065951

Составитель Л.Васькова

Техред А. Бабинец Корректор В.Бутяга

Редактор Ю,Ковач

Тираж 619 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 11052/54

Филиал ППП Патент, r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4 типа НТМИ, протекающего по его нулевому проводу, может достигать

0,12-0,14 А, Естественно, что зто снижает надежность работы и приводит к необходимости его дальнейшего совершенствования.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность

Функционирования устройства за счет исключения влияния токов нулевой последовательности, возникающих в нейтральном проводе измерительного трансФорматора напряжения, путем введения

Г-образного четырехполюсника, состоящего иэ резистора и конденсатора, и подключения первичной обмотки повышающего трансФорматора между одним иэ полюсов выхода Г-образного четырехполюсника и разделительным конденсатором.