Устройство для защиты от замыкания на землю в электрической сети переменного тока

 

Изобретение относится к области электротехники и относится к устройствам направленной защиты от однофазных утечек тока на землю в электри ческих сетях переменного тока. Цель изобретения - повышение селективности работы устройства. При появлении токов утечки на землю на выходе трансформатора тока 1 появляется напряжение , которое усиливается, доворачивается по фазе на 90 и поступает на J1 ЗОв вход фазочувствительного элемента 3. Если при этом напряжение нулевой последовательности меньше уставки измерительного органа 7, то на его выходе си1 нал отсутствует, что вы зывает открытие транзисторного клктча 1 1 . Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 8 поступают на управляющий вход фазочувствительного элемента 3, причем они синфазны с выходными сигналами каната тока и фазочувствительный элемент 3 производит двухполупериодное выпрямление входного сигнала, при превьшении которым уставки срабатывания происходит отключение поврежденного участка сети. Если же напряжение больше уставки измерительного органа 7, на управляющий вход фазочувствительного элемента поступает напряжение прямоугольной формы с выхода канала напряжения. Если замыкание произошло в защищаемой зоне, то управляющее напряжение сршфазно с сигналом канала тока и это вызывает срабатьгоание устройства защиты. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. (Л 00 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) H 02 Н 3/16, 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4019482/24-07 (22) 07.02.86 (46) 15.03.88. Бюл, )) 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский,проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) В.В.Игнатьев (53) 621 ° 3 16. 925 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 792451, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

))- 744831, кл. Н 02 Н 3/26, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА111ИТЬ! ОТ ЗА1Ъ)КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧРСКОЙ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники и относится к устройствам направленной защиты от однофазных утечек тока на землю в электрических сетях переменного тока. Цель изобретения — повышение селективности работы устройства. При появлении токов утечки на землю на выходе трансформатора тока 1 появляется напряжение, которое усиливается, доворачивао ется по фазе на 90 и поступает на вход фазочувствительного элемента 3, Если при этом напряжение нулевой последовательности меньше уставки измерительного органа 7, то на его выходе сигнал отсутствуе т, что вызыв ае т о ткрытие транзисторного ключа 11 ° Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 8 поступают на управляющий вход фазочувствительного элемента 3, причем они синфазны с выходными сигналами каната тока и фазочувствительный элемент 3 производит двухполупе— ри дное выпрямление входного сигнала, при превышении которым уставки срабатывания происходит отключечие поврежденного участка сети. Если же напряжение больше уставки измерительного органа 7, на управляющий вход фазочувствительного элемента поступает напряжение прямоугольной формы с выхода канала напряжения. Если замыкание произошло в защищаемой зоне, то управляющее напряжение синфазно с сигналом канала тока и это вызывает срабатывание устройства защиты.

1 3 II, ф-JIbl 1

1381641

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам направленной защиты от однофазных утечек тока на землю в электрических сетях переменного тока.

Цель изобретения — повышение селективности работы устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства. 10

Трансформатор 1 тока нулевой последовательности (ТТНП) подключен к входу канала 2 така нулевой последовательности, выход у которого подключен к входу фазочувствительного эле- 15 мента 3 и входу коммутатора 4 сигналов. Фильтр э напряжения нулевой последовательности (ФННП) подключен к входам канала 6 напряжения нулевой последовательности и измерительного 20 органа 7, выход измерительного органа

7 подсоединен к входу управления коммутатора 4 сигналов. Выход канала 6 напржкенил нулевой последовательности соединен с входом коммутатора 4 сиг- 2> налов, ныхоп коммутатора 4 сигналов подключен к управляющему входу фазочувс-вительного элемента.

Канал тока нулевой последовательности (далее канал тока) состоит из 30 соединенных последовательно усилителя и фазопо зоротного органа. В усилителе производится необходимое усиление сигнала ТТНП 1, а фаэоповоротный орган îсуществляет сдвиг сигнала о на 90 с целью совмещения сигналов тока и напряжения нулевой последовательности.

Канал 6 напряжения нулевой последовательности (далее канал напряже- 40 ния) предназначен для преобразования синусоидального напряжения с выхода

ФННП 5 в напряжение прямоугольной формы и выполнен по схеме компаратора. 45

Фазочувствительный элемент 3 представляет собой аналоговый ключ, собранный на одном операционном усилителе и биполярном транзисторе, который в зависимости o T наличия упр авляющp. 50 го напряжения на базе транзистора производит либо инвертирование, либо повторение напряжения, поступающего на сигнальный вход.

Измерительный орга!1 7 состоит из соединенных последовательно компаратора и расширителя импульсов и служит для измерения и выдачи сигнала о наличии напряжения нулевой последовательности. При превышении амплитуды выходного напряжения ФННП 5 U, установленной величины U, на выходе измерительного органа появляется напряжение " 1", При меньших входных напряжениях выходное напряжение измерительного органа равно нулю, Коммутатор сигналов служит для подачи управляющего напряжения на фазочувствительный элемент и имеет два входа для подключения к выходам каналов тока и напряжения, вход управления — для подключения к выходу измерительного органа и выход — для подключения к управляющему входу фазочувствительного органа.

Коммутатор сигналов содержит формирователь 8 прямоугольного сигнала, инвертор 9, транзисторные ключи 10 и 11 и диоды 12 и 13, Формирователь служит для преобразования синусоидального сигнала с выхода канала тока в напряжение прямоугольной формы и выполнен по схеме компаратора. Инвертор служит для логического инвертирования сигнала с выхода измерительного органа и также может быть выполнен по схеме комларатора. Выходные напряжения измерительного органа и инвертора служат для управления транзисторными ключами 10 и 11. Диоды

12 и 13 служат для развязки выходов канала напряжения и формирователя.

В зависимости от выходного сигнала измерительного органа на базу управляющего транзистора фазочувствительного элемента поступает напряжение прямоугольной формы либо с выхода канала тока через формирователь и диод 12, либо с выхода канала напряжения через диод 13.

Устройство работает следующим обоазом.

При появлении токов утечки на землю на выходе ТТНП появляется синусоидальное напряжение, которое затем усиливается, доворачивается по фазе о на 90 и поступает на вход фазочувствительного элемента, Если при этом напряжение нулевой последовательности !! меньше уставки измерительного органа U,, то на выходе измерительного органа напряжение отсутствует г л ъ (0 ), на выходе инвертора — положительное напряжение ("1"), ключ 10 заперт (непроводит), ключ 11 открыт (проводит).

1381641

Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 8 поступают на управляющий вход фазочувствительного элемента, причем они синфаэны с выходными сигналами канала тока и фазочувствительный элемент производит двухполупериодное выпрямление входного сигнала. Срабатывание устройства и отключение поврежденного участка происходит при превышении токами утечки величины тока уставки устройства.

Для обеспечения селективности уставка по току выбирается из условия

Io cp Uocð 343C3i где Io — уставка срабатывания устройства по току нулевой последовательности, — уставка срабатывания измерительного органа по напряжению нулевой последовательности, ы= 2ТГ, где f — частота питающей сети;

С вЂ” емкость фазы по отношению к

5 земле в зоне защиты, U выбирается из условия отстройки от асиметрии напряжений сети и составляет обычно 5-107 от номинального напряжения сети.

U0ср (0i05 091)UH °

Если напряжение U больше Ucc то на выходе измерительного органа присутствует "1", а состояние транзисторов ключей меняется на противоположное и на управляющий вход фазочувствительного элемента начинает поступать напряжение прямоугольной формы с выхода канала напряжения, Полярность выходного напряжения фазочувствительного элемента зависит от фазы управляющего напряжения. Если замыкание произошло в защищаемой зоне, то управляющее напряжение синфаэно с выходным сигналом канала тока, и на выходе фазочувствительного элемента будет напряжение положительной полярности, вызывающее срабатывание устройства. При замыканиях вне защищаемой зоны управляющее напряжение противоположно по фазе с выходным сигналом канала тока, вследствие чего напряжение на выходе фазочувствительного элемента имеет отрицательную полярность, и устройство не сраб атыв ае т.

При переводе сети на питание от источника с глухозаземленной нейтралью утечки тока на землю не вызывает появления напряжения нулевой последовательности; I - 0 U„. . т,е. выходное напряжение измерительного органа — 0, и устройство работает как в первом режиме, в функции от величины тока нулевой последовательности. Селективность при этом обеспечивается самим характером сети, 1р т,е. сигнал на выходе ТТНП появляется при замыкании в зоне защиты и равен нулю при замыканиях вне защиты.

Таким образом, устройство может осуществлять селективную защиту от

15 однофазных утечек тока на землю в электрических сетях, где осуществляется питание попеременно от двух источников, нейтраль одного иэ которых изолированная, а второго — глухоэа2р земленная, а танке в сетях с изолированной нейтралью с емкостью фазы до 100 мк и более.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для защиты от замыкания на землю в электрической сети переменного тока, содержащее датчик тока нулевой последовательности, вы30 ход которого присоединен к входу канала тока нулевой последовательности, выход которого подключен к первому входу фазочувствительного органа, второй вход которого соединен с выходом коммутатора сигнала, первый вход которого соединен с выходом канала напряжения нулевой последовательно сти, вход которого подключен к выходу датчика напряжения нулевой последова40 тельности, с которым соединен вход измерительного органа, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора сигналов, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повы45 шения селективности работы устройст» ва, второй вход коммутатора сигналов подключен к выходу канала тока нулевой последовательности.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коммутатор сигналов выполнен на формирователе напряжения прямоугольных импульсов, инверторе, двух транзисторах и двух диодах, при этом вход коммутатора подключен к входу упомянутого формирователя, управляющий вход коммутатора подсоединен к входу инвертора и базе первого транзистора, база вто1381641

Составитель P.Âàñüêîâà

Редактор Т, Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 1190/52 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 рого транзистора подключена к выходу инвертора, коллектор первого транзистора и анод первого диода подключены к выходу формирователя, первый вход коммутатора подключен к коллектору второго транзистора и аноду второго диода, эмиттеры транзисторов подключены к общей шине, а катоды

5 диодов соединены и подключены к выходу коммутатора,