Устройство для автоматического шунтирования поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью

 

УСТРОЙСТВО ДЖ АВТОМАТИЧЕСКОГО ШУНТИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик напряжения в виде трансформатора, к двум вторичным обмоткам которого подключен блок выбора поврежденной фазы, выход которого подключен через блок управления к трем шунтирующим выключателям каждого фазного провода,, соединенным в звезду, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности устройства, в него введены датчик тока, установленный между нулевой точкой звезды шунтирующих выключателей и землей, блок, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное току, протекающему через шунтирующий выключатель, блок, формирующий переменное напряжение , прямо пропорциональное напряжению смещения нейтрали и сдвинутое относительно него по фазе, выпрямитель, пороговый орган, орган выдержки мени и исполнительный орган, при этом выход датчика тока соединен через блок, формирующий переменное напряжение , прямо пропорциональное току , протекающему через шунтирующий выключатель, с первьм входом выпрямителя и первым выходом блока, фор (О . мирующего переменное напряжение, прямо пропорциональное на пряжению смещения нейтрали и сдвинутое относительно него по фазе, вход которого подсоединен к второй обмотке датчика напряжения, причем выход указанного выпрямителя через последовательно соединенные пороговый орган, optaH выдержки времени, исполнительный оргатн подсоединен к каждому из шунтиСО рующих выключателей, а второй выход СП блока, формирующего переменное напряжение , прямо пропорциональное напря ению смещения нейтрали и сдвинутое относительно него по фазе, подсоединен к второму входу выпрямителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 5р 4 Н 02 Н 5/12

ВГР ЯРМА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1В,)В

ВИЬ,ИИ ОТЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3773606/24-07 (22) 23.07.84 (46) 30.12.85. Бюл. Ф 48 (71) Украинское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института Сельэнергопроект (72) Ю.Я.Рыбальченко, В.Г.Сантоцкий и P.ô.Ñòàñåíêo (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 792430, кл. Н 02 Н 3/16, 1977.

Устройство для автоматического шунтирования поврежденной фазы.

Безопасность труда в промышленности.

1973, У 5, с. 35-37. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ШУНТИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик напряжения в виде трансформатора, к двум вторичным обмоткам которого подключен блок выбора поврежденной фазы, выход которого подключен через блок управления к трем шунтирующим выключателям каждого фазного провода,, соединенным в звезду, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности устройства, в него введены датчик тока, установленный между нулевой точкой звезды шун„„Я0„„1201945 A тирующих выключателей и землей, блок, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное току, протекающему через шунтирующий выключатель, блок, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное напряжению смещения нейтрали и сдвинутое относительно него по фазе, выпрямитель, пороговый орган, орган выдержки вре-.. мени и исполнительный орган, при этом выход датчика тока соединен через блок, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное току, протекающему через шунтирующий выключатель, с первым входом выпрямителя и первым выходом. блока, фор- Е .мирующего переменное напряжение, пря- f мо пропорциональное напряжению смещения нейтрали и сдвинутое относитеньно него по фазе, вход которого под с соединен к второй обмотке датчика Я напряжения, причем выход указанного выпрямителя через последовательно соединенные пороговый орган, opia выдержки времени исполнительный орЭ гам подсоединен к каждому из шунтирующих выключателей, а второй выход 1 © блока, формирующего переменное напря- 4 жение, прямо пропорциональное напря- СЛ жению смещения нейтрали и сдвинутое относительно него по фазе подсоединен к второму входу выпрямителя.

4 120

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам повышения электробезопасности в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Цель изобретения — повышение селективности устройства. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит шунтирующие выключатели 1.,: блок 2 управления, в блок 3 выбора поврежденной фазы, блок 4, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное то ку, протекающему через шунтирующий выключатель, блок 5, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное напряжению смещения нейтрали и сдвинутое относительно него по фазе, выпрямитель 6, пороговый орган 7, орган 8 выдержки времени, исполнительный орган 9, датчик 10 тока и датчик 11 напряжения.

Блок 3 выбора поврежденной фазы подключен к вторичной трехфазной обмотке измерительного датчика напряжения и к вторичной обмотке этого же датчика, включенной по схеме разомкнутого треугольника. Выбор поврежденной фазы осуществляется по повышению напряжения в опережающей фазе с контролем по напряжению смещения нейтрали.

Блок выбора поврежденной фазы выдает управляющие сигналы блоку 2 управления.

Блок 2 управления реализует следующий алгоритм работы: — после появления в сети замыка-. ния на землю с вьдержкой времени выдает команду на включение шунтирующего выключателя фазы с поврежденной изоляцией, выбранной блоком 3; — после включения шунтирующего выключателя с вьдержкой времени выдает команду на его отключение; — если "земля" в сети не ликвидирована (блок 3 выдает управляющий сигнал о замыкании соответствующей фазы), выдает команду на повторное включение шунтирующего выключателя.

Такой алгоритм работы объясняется следующим.

Так как анализ количества и про-.. должительности однофазных замыканий на землю в сетях 6-10 кВ показал, что около 8О их носит проходящий характер и самоустраняется за время

1945

55 до 5 с, то для отстройки от проходящих замыканий целесообразно шунтирова-. ние поврежденной фазы производить с выдержкой времени после момента появления земли".

После шунтирования поврежденной фазы, определенная часть замыканий, особенно дуговых, ликвидируется за

1-2 с. Если спустя это время отключить шунтирующий выключатель, то зачастую оказывается, что "земли".Уже нет. Поэтому в устройстве для автоматического шунтирования поврежденной фазы (АШФ) целесообразно ввести проверочный цикл: отключение через

2 с включенного выключателя, автоматическая проверка наличия "земли" с последующим включением шунтирующего выключателя, если "земля" еще есть в сети, и возвратом в исходное состояние при отсутствии "земли".

Блок 2 управления устройства состоит из трех последовательно соединенных реле времени. Первое реле за-.. пускается входным сигналом от блока

3 и с вьдержкой времени дает команду на включение шунтирующего выключателя. Второе реле, запускаемое выходным сигналом первого реле с вьдерж-. кой времени, вьдает сигнал на отключение шунтирующего выключателя. Третье реле, запускаемое выходным сигналом второго реле вьщает сигнал на повторное включение шунтирующего выключателя, если "земля" в сети не исчезает.

Блок управления реализуется на электромагнитных реле или полупроводниковых элементах.

Шунтирующие выключатели 1.с пофазным управлением представляют собой известные силовые коммутационные аппараты, рассчитанные на рабочие напряжения и токи сети. Они могут быть масляными, вакуумными, тиристорными или других типов е

Одйн из контактов шунтирующих выключателей подключен к соответствующей фазе сети, другой через общий датчик тока — к контуру заземления.

Операция включения и отключения этих выключателей осуществляется по командам, выдаваемым блоком 2 управления.

Кроме того, отключение любого из включенных шунтирующих выключателей может быть осуществлено по команде, выданной исполнительным органом 9.

Блок 4, формирующий переменное напряжение, прямо пропорциональное

1201945 протекает часть нагрузочного тока, то они складываются геометрически.

Суммарный ток через АШФ составляет с напряжением смещения нейтрали угол, отличный от 90 . Отличается от емкостного и амплитуда суммарного тока. Поэтому на выпрямитель подается напряжение, пропорциональное току, протекающему через шунтирующий той части тока нагрузки поврежденвыключатель, подключен к датчику 10 ной линии, которая протекает через тока ° Он содержит промежуточный тран- шунтирующий выключатель к месту сформатор, вторичная обмотка которого повреждения. нагружена на резистор. В связи с тем, 5 Выпрямитель 6 представляет собой что ток замыкания на землю сети с известную двухполупериодную мостовую изолированной нейтралью содержит выс- схему выпрямления. К выходу выпрямишие гармонические составляющие непро- теля 6 подключен пороговый орган 7, мышленной частоты, для ограничения выполненный на операционном усилитеэтих составляющих в выходном .напряже- 10 ле. К выходу порогового органа 7 нии блок 4 содержит фильтр с резонан- подключен орган 8 выдержки времени. сной частотой, равной промышленной его назначение заключается в от(50 Г ) . (50 ц) . строике от бросков нагрузочного тоБлок 5, формирующий переменное на- ка линии, возникающих при запуске пряжение, прямо пропорциональное йа- 15 мощных электродвигателей, подключепряжению смещения нейтрали и повер нии трансформа нии транс орматоров и т.д. нутое относительно него по углу, Орган 8 выдержки времени выполподключен к вторичной обмотке датнен в виде реле времени на операцичика 11 напряжения, соединенной по онном усилителе, срабатывающем поссхеме разомкнутого треугольника. 0 ле заряда емкости после ее дешунти. Он содержит промежуточный трансфор- рования транзистором. матор, резисторы, фазовращающуюся К выходу органа 8 выдержки времени подключен испонительный орган 9

Выходы блоков 4 и 5 соединены по- представляющий собой электромагнитследовательно-встречно и подключены 2 ное реле, управляемое транзисторным к выпрямителю 6. В результате это- ключом. При замыкании контактов рего на выпрямитель подается напряже- ле выдается командный сигнал на отние, равное разности выходных напря- ключение шунтирующих выключателей жений блоков 4 и 5. При шунтировании поврежденной фаПри замыканиях на землю в сети с зы режим сети в части линейных на30 изолированной нейтралью емкостной пряжений не изменяется, электроснабток замыкания составляет с напряже- жение потребителей не прерывается. ещения нейтрали угол, близ- В результате шунтирования напряжекий к 90 Блок 5 осуществляет пово- ние относительно земли на фазе с рот напряжения, пропорционального поврежденной изоляцией значительно ,напряжению нулевой последовательнос- снижается, происходит успешное ra35 ти» на этот же угол до совпадения шение заземляющих электрических дуг по Фазе с напряжением, пропорциональ- и существенно уменьшаются напряжения ным току замыкания и совпадающим прикосновения и шага в месте поврежс ним по фазе, которое формируется дения. блоком 4. Поэтому на выпрямитель 6

Во время эксплуатации устройств подается напряжение, близкое к нулю. АШФ при многих положительных харакЭто достигается предварительной ре- теристиках выяснилось что в отдель.) гулировкои выходных напряжении бло- . ных случаях при шунтировании вместо ков 4 и 5 при включенном шунтирующем снижения напряжения .в месте замыкавыключателе одной из фаз и отсутст- ния происходит его повышение. Про45 вии замыкания на землю в другой точ- веденный анализ, расчеты и специке сети. ально поставленные эксперименты показали, что это явление связано с

Если через датчик 10 тока допол- протеканием части нагрузочного тока нительно с емкостным током сети линии через место шунтирования по

50 цепи шунтирующий выключатель — место повреждения под действием падения напряжения в сопротивлении линии.

Это явление наблюдается лишь при низких переходных сопротивлениях в месте замыкания, когда суммарное сопротивление шунтирующей цепи соиз. меримо с сопротивлением проводов лиСоставитель Н.Чутчев

Техред M,Ïàðoöàé КорректоР И.Эрдейи

Редактор А.31ежнина

Заказ 8099/55 Тираж 619 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4

5 1 нии (замыкания на заземленных опорах, потребительских подстанциях

6-10/0,38 кВ, опорах с разъединителями, разрядниками и т.д.). Если замыкание вызвано повреждением изоляции на незаземленных железобетонных опорах (которых более 707. в сети) или обрывом провода с его падением, то ввиду большого переходного со.противления протекания по земле части нагрузочного тока не происходит.

Шунтирование поврежденной фазы здесь вызывает значительное снижение напряжения в месте повреждения.

Устройство работает следующим образом.

При замыканиях на землю одной из фаз трехфазной электрической сети а изолированной нейтралью блок 3

201945 б выбора поврежденной фазы определяет поврежденную фазу и выдает сигнал блоку 2 управления, который в свою очередь дает команду на включение

g шунтирующего выключателя 1 этой фазы. При отсутствии протекания части тока нагрузки через включающийся шунтирующий выключатель напряжение на входе блока 7 от блока 6 ниже ус10 тавки срабатывания.

Если через цепь шунтирования дополнительно с емкостным током замыкания протекает часть нагрузочного тока, то на выходе выпрямителя 6 появляется напряжение, приводящее к срабатыванию порогового органа 7 и соответственно органов 8 и 9. Исполнительный орган 9, сработав, дает команду на отключение шунтирующего

2О выключателя.