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

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для релейной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повьппение селек

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„ 94ÄÄ 4 А1 (51)4 Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4048786/24-07 (22) 07.04.86 (46) 07.05.88. Бюл. Ф 17 (75) В.Ф.Бухтояров (53) 62 1.3 16.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 834816, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР

К- 1221694, кл. Н 02 Н 3/16, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ В СЕТИ С

ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для релейной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью.

Цель изобретения — повышение селек1394314 типпости работы устройства путем обеспечения непрерь1вности его функционирования до момента отключения выключателя поврежденного присоединения.

В случае возникновения замыкания на

J землю, например, на присоединении 3 происходит включение тиристора 11 и срабатывание исполнительного органа

13 и элемента ПАМЯТЬ 32, Одновременно срабатывает элемент фиксации срабатывания t5, который подает сигнал на управляющий вход блока управления 2 1.

Ключ 20 при этом замыкается. Опорное напряжение на управляющих входах пороговых элементов 9, 10 устанавливается на прежнем уровне. Этим исключается возможность срабатывания тиристоров и исполнительных органов неповрежденньгх присоединений в аварийном

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Цель изобретения — повышение се5 лективности работы устройства путем обеспечения непрерывности его функционирования до момента отключения выключателя поврежденного присоединения. 1О

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит трансформаторы

1 и 2 тока- нулевой последовательности, установленные на защищаемых присоеди- 15 нениях 3 и 4 с выключателями 5 и 6 соответственно, согласующие элементы

7 и 8 (СЭ), пороговые элементы 9 и 10 с изменяемой уставкой срабатывания

ПЭИУС), тиристоры 11 и 12, исполнительные органы 13 и 14 (ИО) с параллельно:подключенными конденсаторами и диодами, элемент 15 фиксации срабатывания исполнительных органов (ЭФСИО), замыкающий ключ 16, источ- 25 ник 17 питания тиристоров .и исполнительных органов, трансформатор 18 напряжения, пусковой орган 19 (ПО), размыкающий ключ 20, блок Z 1 управления (БУ), преобразователь 22 напряже — 30 ния переменного тока в напряжение режиме. При прохождении напряжения, питающего тиристоры и исполнительные органы, через нуль тирис-ор 11 выключается, элемент фиксации срабатывания

15 возвращается в исходное состояние, ключ 20 размыкается, напряжения на опорньгх входах пороговых элементов 9, 10 начинают вновь уменьшаться. Вновь срабатывает пороговый элемент 9, включается тиристор 11. На исполнительный орган 13, Который до этого момента находился в рабочем состоянии эа счет энергии, запасенной его конденсатором при первом включении тиристора 11, подается полное напряжение питания. Таким образом, схема устройства работает до тех пор, пока не произойдет отключения выключателя

5. 1 ил.

2 постоянного (выпрямленного) тока (ПНН), элемент 23 фиксации отключения выключателей поврежденных присоединений (ЭФОВ), датчики 24 и 25 контроля отключенного состояния выключателей (ДКОСВ), элемент ИЛИ 26, элемент

НЕ 27.

СЭ 7 и 8 состоят из согласующего трансформатора и выпрямителя с параллельно включенным на выходе конденсатором.

ПЭИУС 9 и 10 выполнены в виде опорных элементов и линейных усилителей сигналов, соединенных последовательно с пороговыми элементами с фиксированной и одинаковой на все присоединения уставкой срабатывания и формирователями сигналов.

ЭФСИО 15 состоит из диодов (по числу присоединений), резисторов, транзистора и стабилитрона.

Источник 17 питания тиристоров и исполнительных органов состоит из источника 28 напряжения переменного тока и двухнолупериодного выпрямителя 29.

БУ 21 включает в себя элементы задержки появления сигнала 30 (ЭЗПС) и запрета 31, управляющий вход кото— рого соединен с выходами ЭФСИО 15 и

1394314

ЭФОВ 23. Последний выполнен в виде элементов ПАМЯТЬ 32 и 33 и совпадения 34 и 35.

В качестве ДКОГВ 24 и 25 могут быть использованы вспомогательные контакты этих выключателей или реле положения Отключено".

Элементы ПАМЯТЬ 32 и 33 могут быть выполнены на базе указательных реле, триггеров, тиристоров, тиратронов и др„

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети одноАазного замыкания »а землю тиристоры 11 и 12 выключены, ИО 13 и 14, ЭФСИО 15, ПО

19, ЭЗПС 30, элементы ПАМЯТЬ 32 и 33 находятся в исходном состоянии. Ключ

16 разомкнут, ключ 20 замкнут. Напря- 20 жение на опорных (нижних) входах

ПЭИУС 9 и 10 выбирается больше возможного сигнала на выходе СЭ 7 и 8. ,Напряжение на выходе ПЭИУС 9 и 10 отсутствует. Отсутствует также напря- 25 жение (сигнал) на управляющем входе

БУ 21.

При возникновении в сети одноАазного замыкания на землю, например на присоединении 3, на выходах СЭ 7 и 8 30 и соответственно на управляющих (верхних) входах ПЭИУС 9 и 10 появляются сигналы, пропорциональные токам нулевой последовательности, причем на выходе ПЭИУС 9 сигнал имеет наибольшую величину. Одновременно появляется сигнал на входе ПО 19 и происходит его срабатывание, а также замыкание ключа 16 и запуск элемента 30. В это же время снимается сигнал с управляю- 40 щих входов элементов ПАМЯТЬ 32 и 33.

Спустя небольшую выдержку времени, достаточную для заряда конденсаторов

СЭ 7 и 8 до амплитудных значений вторичных напряжений согласующих транс- 45

Аорматоров, на выходе блока 21 появляется сигнал, который поступает на управляющий вход размыкающего ключа

20, при размыкании которого напряжение на выходе ПНН 22 начинает уменьшаться по экспоненциальному закону.

При достижении выходным напряжением значения, равного или меньшего значения величины сигналов на выходе СЭ 7 и 8, на выходе ПЭИУС 9 появляется сигнал, происходит включение тиристора 11 и срабатывание ИО 13 и элемента ПАМЯТЬ 32. Одновременно срабатывает и ЭФСИО 15, который подает сигнал на управляющий вход БУ 21. Ключ 20 при этом замыкается. Напряжение на управляющих входах ПЭИУС 9 и 10 устанавливается на прежнем уровне. Этим исключается возможность срабатывания тиристоров и исполнительных органов неповрежденных присоединений в asaрийном. режиме.

При прохождении напряжения, питающего тиристоры и исполнительные органы, через нуль (или близкое к нему значение) тиристор 11 выключается, ЭФСИО- 15 возвращается в исходное состояние, ключ 20 размыкается, напряжения на опорных входах ПЭИУС 9 и 10 начинают вновь уменьшаться по экспоненциальному закону. При достижении этими напряжениями значения, равного или меньшего значения величины сигналов на выходе СЭ 7 и 8,на управляющем электроде тиристора 11 снова по" является сигнал, последний включает" ся, при этом подается полное напряжение питания на ИО 13, который до этого момента находился в рабочем состоянии за счет энергии (заряда), запасенной его конденсатором при первом включении тиристора 11. Емкость конденсаторов, включенных параллельно

ИО 13 и 14, выбирается такой, чтобы исполнительные органы работали устойчиво (без вибрации их контактов).

Таким образом схема устройства работает до тех пор, пока не произойдет отключения выключателя 5.

При отключении выключателя 5 от

ЭФОВ 23 (через элемент 26) подается сигнал на управляющий вход БУ 21., ключ 20 при этом остается в эамкнутом состоянии до конца послеаварийного режима однойазного замыкания на землю (практически до момента возврата ПО 19 в исходное напряжение), чем исключается возможность неселективного (ложного) срабатывания тиристоров и исполнительных органов неповрежденных присоединений в послеаварийном режиме одноАазного замыкания на землю, характеризующиеся наличием затухающих токов и напряжений нулевой последовательности.

Время ее работы определяется в основном величиной собственного времени отключения используемых типов выключателей 5 и 6. Например, у масляных выключателей это время составляет порядка 120-150 мс, т.е. 12-14 полупериодов промышленной частоты, у ваку1394314 6

ВНИИПИ Заказ 2229/50 Тираж 650 Подписное

Произв. вЂ,полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, умных выключателей оно существенно (в несколько раз) меньше.

При появлении в сети кратковременных замыканий (одиночных пробоев) на землю и различного рода помех уст5 ройство приходит в дейстние, но из-за относительно большой величины собственного времени отключения выключателей и вследствие того, что входные 1п сигналы тиристорами запоминаются только на ограниченное время (доля полупериода), а затем автоматически стираются (когда полуволна питающего напряжения проходит через нуль), лож-15 ного (излишнего) отключения выключателей от воздействия кратковременных импульсов (помех) не происходит.

В результате такого пггстроения и алгоритма функционирования защиты достигаются одновременно селективность, помехоустойчивость и быстро" действие.

Введение в устройство для защиты от однофазного замыкания на землю элемента отключения выключателей поврежденных присоединений и выполнение источника питания тиристоров и исполнительных органов в виде преобразователя напряжения переменного тока в напряжение выпрямленного двухполупериодного тока позволяет повысить надежность функционирования зациты и за счет этого сократить неоправданные отключения и простои потребйтелей электроэнергии.

Формула из обретения

Устройство для защиты от однофазного замыкания на» землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности с подключенным к нему согласующим элементом, выход которого через пороговый элемент с изменяемой уставкой срабатывания подключен к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с исполнительным орга ном, запитанным от обц1его на все присоединения источника питания через 50 общий замыкающий ключ, управляющий вход которого соединен с вьгходом пускового органа, подключенного своим

:входом к выходу источника напряжения нулевой последовательности, элемент 55 фиксации срабатывания исполнительных органов, входы которого подключены к анодам тиристоров, преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, к одному из полюсов которого подключены опорные входы пороговых элементов с изменяемой уставкой срабатывания, общий на все присоединения блок управления, основной вход которого соединен с выходом пускового органа, блокирующий вход функционально связан с выходом элемента фиксации срабатывания исполнительных органов, а выход соединен с управляющим входом размыкающего ключа, установленного в цепи заземления .одного из полюсов упомянутого преобразователя напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы устройства путем обеспечения непрерывности его функционирования до. момента отключения выключателя поврежденного присоединения, оно дополнено элементом фиксации отключения выключателей поврежпенных присоединений, входы которого подключены к вы" ходам исполнительных органов и вновь введенных датчиков контроля отключенного состояния выключателей присоединений, и. элементом ИЛИ, входы которого подключены к вьгходам элементов фиксации срабатывания исполнительных органов и фиксации отключения выключателей поврежденных присоединений, а выход — к блокирующему входу блока управления, при этом элемент фиксации отключения выключателей поврежденных присоединений выполнен в виде последовательно включенных элементов совпадения и элементов ПАМЯТЬ по числу присоединений, управляющие входы элементов ПАМЯТЬ соединены вместе и через вновь введенный элемент HF. подключены к выходу пускового органа, вторые входы .элементов совпадения соединены с выходами соответствующих датчиков контроля отключенного состояния выключателей присоединения, а источник питания тиристоров и исполнительных органов выполнен в виде преобразователя напрядения переменного тока в напряжение выпрямленного двухполупериодного тока.