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

 

Изобретение относится к электротехнике , п частности к устройствам релейной запиты. Целью изобретения является повышение селективности и помехоустойчивости устройства. При возникновении в сети однофазного за-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1628121

А1 (51)5 Н 02 Н 3 16

Г к "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)1 р

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4443932/07 (22) 21.06.88 (46) 15.02.91. Вюл. Р 6 (75) В.Ф.Вухтояров (53) 621.316 ° 925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

l5 1394315, кл. Н 02 Н 3/16, 1986.

Авторское свидетельство CCCI

9 896710, кл. Н 02 Н 3/16, 198().

2 (54) УСТНО!!СТВО Д. И ЗАЩИТИ ОТ ОДНОФЛЗНОГО ЗЛ)Ы(ЛН!И НЛ ЗЕМЛЮ В СЕ;ТИ

С )I 3()!IIII C)ISAIIII()II НВ!!ТРАЛЬЦЫ (57) 3!зойрете))ие относится к электротехнике, н частности к устройствам

)«ле))ной залиты. Целью изобретения яв.;яется поныл)ение селективности If.

«омехоустойчиности устройства. IIpH возникновении н сети однофаэного эа16281 мыкания на землю, например и:i присоединении 1, через поврежденное присоединение 1 нлчзшает протекать сум—

MGpHbfz1 pMKocTHbfzf так замыкания нл .) землю, а чез)ез неповрежпенное присоединение 2 — собственный емкостный ток, при этом ток через понрежедпное »рисоединение 1 имеет наибольшую величину. На выходах 21реобразовлтелей

5 и 6 поя«ляются »лпряжения, пропорциональные этим такам. На выходе вторичной разомкнутой обмотки 3 рлнсформатора напряжения 22 появляется напряжение нуле«ой последовательности, под воз>1ейст«ием которого срабатывает пусковой орган 21, л зятем спустя IВЕ ба)1«ШУЮ !312>Се 13жКУ 13 j>псс»!ие к почеи 16 и 18.

При элиыклшш к)пола 18 нл уира«л>!ющие входы ключе» 9 и 10 пасl »лют полу«олпе (1< ль< ы) «лп1)31ж< 1!ия 13bi"прямитед>! 1 /, которые период!!чески переводят 13лнн1!е клзочи в закрыто<> с тО><и!!я РЕЛЕ И О»тат»рИСт<>рЛХ С ОГ- щИМ

З,)3 1ь!)с сп )l.fill 1 Е>1К)ЧО2! 1 6> > Д13ухПО>!y I 1<. 13иОД ш I>I !>ь)!зря>!1!тель 1 7 !<еpемe н!!Ого «л<г pчж< н»H В lзыпряl<ц)< 121!Ос . Г 2!ульс! <13 >10 щссз) нл»р>Im< HEI< Одш! «!>п>од которого

Il<»II.>InЗЛЯЮЩПМ «ХОДЛМ КЛЮ35) лей 9 и 10„a другой через злз<ь!клзо.— щий к,<13<> I 18 соединен с -землей, двухпалу!!ериодньп! выпрязпсте31ь 19 переменного напряжения « выпрямззенное (пульсирующее) Haiipzi)I.e«ife > от кота40 рого злнитаны И0 14 и 15, .>31< мент ьь)держки времени ()ВВ) 20, )зход ко-с рого .-1ерез пусковой орган (ИО) 21 подключен к трансформатору нлпряже=ш!я нулевой последовательности (THHTI)

22, а выход соединен с управляющичи входами ключей 16 и 18, элемент фикс слции срабатывания исполнительных ор= галов (ЭФСИ<0) 23, входы которого пад= ключены к выходам ФУИ 12 и 13, а выходы — к анодам тиристоров ИО 14 и

15, элементы ПОИТЬ 24 и 25, входы которых подключены к выходам ФУИ 1 и 13, элементы совпадения 26 и 27, 1зхады которых подклзочены к выходам э ъ элементог. НАМ>1ТЬ 24 и 25. датчикам отключенного положения вык)ПОЧатеЛЕ .з присоединений (ДОПЫ) 28 и 29, а вы-. . Оцьз - к Входам элем нта ИЛИ 30, вы=Изобретение относится к электротехнике, B члс f«oсти к устройст«ям для защиты от О)1нОАлзного замыкания на землзо в сети с иэалира«анной !<с)1тралью, Цель изобретения -- по«3-!Шелиа се лективности и памсхоустайчи«асти ус.т-ройствл.

На чертеже представлена схема усrройства для защ!гты от однофязного замыкания на землю в сети с изолированной нейтрсзлью (для двух присаеди нений, общее п1сло которых может быть побь)м) .

Устрайст«о для защиты ат од)1афазного злз<ыклния па землю содержит установле шые нл присоединениях 1 и 2 трансформаторы тока нулевой последо-1 вательности 3 и 4, вторичные обмотк)1 которых через последовательно соединенные преобразователи тока « выпрям-ленное напряжение (ПТВН) 5 и 6 и интегрируюгсие элементы 7 и 8 с размыкающими ключами 9 и 10 подключены к входам блока компараторов 11 с общим источником опорного напряжения U выходы которых подключены через формирователи управляющих импульсов (ФУИ) 12 и 13 к входам исполнитель-ных органов (И0) 14 и 15 на промежу(разомк»утае) состояние. При их закрыто.! состоянии на конденсаторах интегрирующих элементов 7 и 8 появляi-,т<:>! »лпряжения, нарастающие по эк:— понелцияльному закону с одинаковыми пс>стоянньзии времени зл)>ядзп)х ц лей. Ири достижении этими напряже" ниями значешьй порогов срабатспзания комп:,раторов блока 11 (пороги срлблт!.!>зли!!я п1))н!1п!аются Одинака«ыми для «с сох нрисоединепии) последние перезслзо>1:<ются в противоположное состояние и нл их вьгсодлх устлнл Вл 1-! злится положительные напряжения. В данном устройстве Обеспечи1злется и, = с>ирлте !ы!Ость дс йст«ия устройства, т. <:, !и срлблты«лние егс> нл непа«г ежденнам 1!рисоецш!ешш, л также иск,«в i;l< .Т<,51 13<>.3."<о)I<>IОС f Ь IIГО Сpл с „2 !Ьпз,»!Ill! ус трс>!!ст«л в лсн.лел>зл)>!В!-.

«>и р )2<)с>!е, харлкт< 1 »131>r,r I<.zi< ÿ иоя;— (t. I I i<< 2 э лт . ха)ощззх нлиряжс! ний и токо«

1;узн i!<>lr !)ос. >i., r с . > и ых Il p Ef С О е Д11 i е н I l я.; ., I fJI

1<7281 1 ход которого соединен с управл))ющим входом замыкающего ключа 31, вкл)<)ченного между общей точкой ЭКСПО 23 и землей, источник переменного напряжения (Ш1Н) 32, от которого запитаны выпрямители 17 и 19.

ПТВН 5 (6) состоит иэ промежуточного трансформатора, двухполупериодного выпрямителя с конденсатором и балластным резистором на выходе. Он предназначен для преобразования переменного тока в выпрямленное сглаженное напряжение, пропорциональное амплитудам переходного и установивнегося тока замыкания на землю.

Интегрирующий элемент 7 (8) содержит резистор и накопительный (зарядный) конденсатор.

Размыкающий ключ 9 (10) может быть выполнен на транзисторе с резисторами и диодаии в цепи управления, Jta герконе и т.д.

Блок компаратора 11 включает операционные усилители, вклн)ч .нные п<) схеме триггеров IJIGITTII с од)шакошl ми уставками срабатывания и положительными обратными связями. Инвертирующие входы операционных ус)с)в<тел< I< присоединены к источнику опорного напряжения +1 „, а stettttf)epT»pent!III<

<)<) входы — к выход<эм интегрирующих элс. ментов 7 и 8 °

ФУИ 12(13) состоит из транзисторов, резисторов, конденсаторов и ди . адов.

ИО 14 (15) выполнен на промежуточном реле (катунке отключения),оп1ронном тиристоре со стабилитроном в цепи управления.

Выпрямители переменного напря .ения в выпрямленное (пульсирующее) на— пряжение 17 и 19 содержат диоды, вклю ченные по двухполупериодной схеме выпрямления без конденсаторов на выходах.

ЭФСИО 23 выполнен при помощи дьу,< групп диодов, одна из которых образует схему ИЛИ, а другая является разделительной.

Элемент ПАИЯТЪ 24 (25) включает промежуточное реле и оптотиристор, записанные от источника постоянного налряже ния .

Элементы совпадения 26 и .27, ИЛИ

30 и замыкающий ключ 31 совместно с элементами ПАМЯТЬ 24 и 25, ДОПВ 28 и 29 выполняют функцию фиксации от (ключепия выключателей присоедгп)е )гй от действия защити.

Б качестве ДОЗП3 28 (29) может быi ь использован размыкающии блок-кон гак г

5 выключателя или раз)а<как)ций контакт реле отключенного положения выключа-. теля °

Устройство работает следующим «;

)О разом °

11ри отсутствии в сети однофа:).<).) замыкания на землю клю ш 9 и 10 замкнуты, а клю и 16,18 и 31 разомкн сгы

ИО 14 и 15, 3БВ 20, ПО 21 и элементы

ПАг1ЯТЪ 24,25 находятся в исходном состоянии, Операционные усилители бл<— ка компара-ор )н 11 находятся в с< сто« нии, при котором выходные напряжени; имеют отрицателып,M знак, 20 Сигналы it;l выходах <Ьормироватс н",)

12 и 13 отсутствуют.

При J)ostttit JJ0I)et«II< в сегч одноф;. )но) 0 замиксшия на эе)сгу, например, t!;! пр!:сое!Jttttettttlf 1,:Iet)ci«:îâðå>êö. в25 ное JII)II« )< дине HIIE I li:t и

) «нitfi на эс)млю, а черс 3 неновреждеti

)< е присоед)шс ние 2 — сс бствеJJMbttt

bмк0стный ток, при:этом ток чс рез н<7— вреждеш<ое прис о<-"JJJ tå Jt tt< 1 имеет и,<иб«ьщу) ) всли ншу. II;i )э) с)<одах ПТ13П 5 и 6 и«вляют< я наирчжеtllt)I пропорци )н,счьные этим Т< кс))<. Па входе вторичдой ра )омкнутой обмстки ТШШ 22 поик гнется JIAJ<ряжение нулевой последо35 воздействием го срабатывает II(J 21, а затем, спустя небольс<)уи видержку времени, 3ББ 20, обе< пе шваю) уш замыкание ключей 16 и

18. 11ри замыкании ключа 18 на управляюиие входи ключей 9 и 10 поступаl<)T полуволни (импульсы) напряжения выпрямителя 17, которые периодически переводят данные в закрытое (разомкнутое) состояние. При их закрытом состоянчш на конденсаторах интегрирую).3)гс элементов 7 и 8 появляются напряжения, нарастающие по экспоненциальному закону с одинаковыми постоянными времени зарядных цепей.При достижении эти)ш напряжениями значений порогов срабатывания компараторов блока 11 (II01)nf z срабатывания принимаются одинаковыми для всех присоедине55 ний) последние переключаются в противоположное состояние и на их выходах устанавливаются положительные налряжения. Первым в это состояние переходит компаратор блока 11, установлен162 ны?! и:l пгис

5 присоединен?п! 2„

При установлении положительного напряжения на «п txoffe ка?(паратора „ установг(енн< го на прlfco«;;Intel!!ilf 1, появля<-.тся !(<33!о..-:ительшп! ?(?«НУ3!ьс на выходе <. >У!1 12 и происходит срабатыва"

HJfe ИО 14 (?3 «.<(I<3

О<(но!3ре(<е!<И< с этим !«а общей точ-. ке ЗФСИО Z 9 уст !I(a!3mt?3;

1(НЕ Панно< !1-1ile !t!It

ОTJÇOTCTI3<,,<О O<. : P ЗДЕ ill ГЕ :<О и(я н,« разделите?!ь (ом диоде и открытом oii

То T!1pJ1cтo!iе,, то !(ри переключешц! Ком"наратора, установленного tta и< пов! Ождеш(ом пр? с

ФУИ 13 <.<ч <(;<.i. а i!хо;(ИО 1 "3 не ltt .

)(!IT . 1 а!,!!3 II: I el

При про: < т<,<.,сн!!и напряж< шп! 1,ê !Та!! (?1

sFlfp icT

7 и 8 до знс<ч< .. <я, б?и(экого к:-!У<по,.

Пр < возрасташ!и напряжения управления до yp«IIHII, превышающего порог

3 акр< !!3«(ни!! К.«о<(ctt 9 и 1 0. Нос.! .<(I(II< переходят 13 закрытое состояш(е, ВнОВь и (<В!на?отся стадии заряда конден 45 саторов !13 7 и 8, переключения cQo Fветствующега компаратора блока 11, срабатывания фо1?мирователей управляющих иыггульсов 12 и 13 и одного из исполнительных органов 14 или 153 при

50 чем эти стадии (процессы) продолжаются до тех пор, пока не отключится co: ответствуюь(?п(выключатель (в нашем случае выключатель присоеди?(ен?(я 1) .

При отключении выключателя повреж=денного присоединения 1 на Выходе

Д01П1 28 и с<.< тветственно на вь«ход< элемента 11161 30 появляетс<1 сиГ!

1:<эдо!3 И(3 14 и 1э< сигнал не !.оступает, чем исключается возможность неправильного с<рабатывания устройства в послеаварш!Ном режиме, характеризующемсч и )III! (Синем затухающих напряжений и токов нулевой последовательности на н.-пов!<ежденных присоединениях. (, хема в таком сотоянии находится (о момента исчезновения напряжения ну?(евой последовательности и возвра-та ПО 21 в исходное состояние.

Ири Возврате ПО 21 в исходное co«»!!!He схема у< т! «!!Ст??а автоматиче<— ,?!.,<<эз13ра!

Э

<3 (tt(3!n ложного отключе!«Ия выключателя ! (е происходит, так как максимальное «емя !ействия помех зна и!тельно меньи<: 13ремени отключе!<ия выключателя.

Ус!!э<3!!Ство в состояш(и реагировать но токи переходного и установившегося

<зьз«1(ов, при этом не требуется отст ройк:: о Оросков переходных и уста1!О!3Ш3 l?IXCSI ТОКОВ, !

«лгоритм функционирования устройс гв:1., нс требуя отстройки тока сра ),

1<онтроль однофазных замь«каний «а землю позво3«яет прогнозировать состояние иээляции защищаемых присоединени?! и является одним из эффективных .и>офилактических с:рецств предупреж". ,, ния устойчивых замыканий на эекпю. н)>н,« ..It!I>3, к ниходу )(>TE>pol пс дклннt< !

l! I нхо,(ы,(вух д!)ухпо:!упеp)to)()II I. )н!прям!!те. (»11, к <хоплл! котс рих чер» 1 (! > l C В ;Ю!1!Il с. Р Н Р) Н Р Ед(. ll Ht>IEI Ч

>а !к,)н>с()!(. клю и(, у)!1>авлян>цие Рходь

)«>т(; rх !)О;(ключеl!Är к 131,)хо<(у элемента !

31,1;!< ржк!! II>cм(Ill<, подключены соо-! е T (Tt!(:! Н<> 1(епи питл)п(я исполнительнн)х токов отдельн) )х присое;()!Ненп)!.

Ф о р м у л а и з О б р е т е и и ч

:, г(<.Ое;!Ннс.>)ы г входами y»ohfst>ti.—

Соc.тавитель Jl Васькова

Техред М,Дид»:к

Редактор В.Ковтун

Корректор М,Максими))(инец

Заказ 344 Тираж 373 Подписное

ВНЫ11111 Государ<:твен>(ого ком(!Тета по изобретен> ям и с TI ph)T)f>I прн ГК11Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Рау)))окая наб., д. / 1

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул Гагарина, 101

9 1б

Ус троиство ис жет быть реллизовл на современной э. !еиентной блзе и сf.— ллдает технологичнос.тьн If )готов:!еlll! ><

ЕГО прил!Он» .Ни(3 f3 с» ях (II3(>. НI1>< > ванной нейтралью даст Овгути !Н))1 к(в ноиически) и сс>)(и(1.)!>,Ны)):>ффек". зл счет повыщения нл>(е»<>с<эст!! э:!Сктр(— снлбжения потрс f>)ITE )lc и I»y«i>)(!,:Ir

СОСТ<>ЯПИЯ Э, !ЕЕTP(iti(3О)1 1(.НОСTff;1 IЧ!К же за счет сокрлще)1)>я т;>у.(с> )лтрл) на производство изиереlllH! if расче <>!3 токов О)()(офлзнс>1 О с);(лп )клния нл з< и!)h по каждому за! (И) (<)ел!с»!у t,pèco(.(l,!!< н;1-» и на настроику уста!>Ок срлбл I I)<1!III51 при изменен)п(собствс ннлгх емкост:и, .

УС ТРОЗI СТВО ДЛЯ ЗЛI (lfT»l ОТ <>>()t<»J;;) >— ного замыкания нл 3(.I th» с етll с лировлнной не!1!Трл. !Нл>, с (пержл))(<.()1

ЧИС)(У Il PffC(>(./()fit». !!)! I t НОС. !< (<>ИЛ Т(. 1(<в О

coедгиIå)t>tûå TpлI! с:фор>1;)т(>р Tокл левой последовлте !> Ito<. тн, про<>0>1>;l «вЂ” ватель тока в вьшрям.)е)IIIO< и<11)р?)ж< н><,и инте! рируюц>п! э !Смент, нн)ход кс>т<— рого подключен к прямому I)х<>ду со ветствун>цего кол!Нлрлторл, инверт><р,юций вход которого подключен к <н ц:иу источнику ol)op) I of н апр>)женин, элементы ПЛИ11ТЬ, Оснонньк вход) i о.торьгх функ)(ионлльно сняв<1>н! с в!!ходал)и соответствующих комплрлторов, и.полнительные ор! alit,! Нл tlpoif< жуточ)н,с, реле с тиристораии, упранляюг(ие входы которых соединены нос чедовлте.п »о с управпяюг(ими входы<и упол!янут),(х элементов 11»)М>1ТЬ, Об>)()!и на все присоединения элемент 1)11И, входы которого функпионально связаны с выходами элементов )1А2ИТЬ, и пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой

С:. °,;<>! > TE.J)t Н< СТ!1, Л РЫХОДОМ вЂ” К

)с. .<С>у 3. 1(!л!с. )1тл 1(t l/(с р)кки 13рс л!О))и > p;»

Л!> НСЛН>! (И(К П>ЧИ, РК. !Л> !ЕННЫЕ ПЛРЛЛЛЕЛ),—

Il(i )н )ходлм интегрируюцих элементов, > т I и ч л ю г(е е с я тем, что, <. Иел! Н> НОР!)ш»3))ия селективности и !

1<>М(!?: ОУ(ТОЙ>п)РОСТИ У С ТРОПСТВЛ ОНО г! t,)б»неilo Ifc To;(>hf переиенного нл>ргл! <Н) If у)!рлв. !нн>1;ие II(пи упомянутых рл сл!! ;;(л>) (!(х к ю ич! Обер!и .-лемент<.! ,>0 ф!Н< c ltlfll cр<>(;г» <л)НI>I исполнительн >х ,! 1!»13 i 13I:Н)<> <: < ) t l! .1; 1! Л >)IIO (ЛХ П(>

11н11, и:-! и<:()»>< >,, ! .. <»< 11(. >.,<)! !IT< .) 1 I <,Р; IIIOt) d I< >< 3 1<)! с Н! J! . Н " Р<<э. <

25 .. » .:. i!>!f д! > Н),.;< . =- н. > анод;" I >!!>I! т<>р<3!< с<в> Iсс т(т((уюl",i: пело>)н>,— t (. r:"i r!!:.; < i1 лис>13, э. 1<"!(н )ч3>!, совпе:,е .

;.1 »I l!<> Нлг при !! >(НЫ К )3t )ХОД<3><< ЕOC>Т1<с >"

< ) в:. i:i< (1<Х:>. IC I(!IT<>)3 11<(! 1 ITI> И )3))O)3)> 11>« (, (! Т I i<><(> )3 (>тк (юс)с ннОГО ПО 1< жс н. <н >31,!Кчн> !лтел<<й ри >епиненнй, л

Ч ОГО ><3((< О ))Л .3«<. ПРИСОС,>ИГНЕНИя ЭЛЕ мент, 10!О1, ыхо,; t o Topo) О соединен

ЗS

E У. Р,;.i ;tëh>I.IÈht 1 ?;ОД< И PIIOBh ВВЕДЕНi! О f (> 3 ЛИЫК )h?i (< Г O К, ) Н>Ч Л В КП Н>Ч». . Н Н О I О и .ж)jó <>с>)>()сл(1;! элеме>!тл фикса-!

)н! ср<)блт! !(3<)ни>) исполнительных ор»

>1 -><

<10 г 31!О)» >ем. си причем управляющие входы ти1>исторс в испо:пгительных органов соединеиьi с выходами компаратопов через вновь введенные формирователи управляюцих сигналов.