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

 

Использование: сеть с изолированной нейтралью. Сущность: введением элементов ЗАПРЕТ, НЕ и выполнением интегрирующих элементов управляемыми, управляющие входы которых подключены к коммутатору, повышается надежность работы устройства защиты. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Н 02 Н 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4785062/07 (22) 06.12.89 (46) 15.05.92. Бюл. М 18 ,(71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) В.Ф.Бухтояров (53) 621.316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1394314, кл. Н 02 Н 3/16, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1628121, кл. Н 02 Н 3/16, 1988.

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

Целью изобретения является повышение надежности работы.

Функциональная схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю приведена на чертеже и дана для двух присоединений, общее число которых может быть любым.

Устройство содержит трансформаторы

1 и 2 тока нулевой последовательности, установленные на защищаемых присоединениях 3 и 4, преобразователи 5 и 6 тока в выпрямленное напряжение (ПТВН), интегрирующие элементы 7 и 8 (ИЭ), компараторы 9 и 10, формирователи 11 и 12 управляющих импульсов (ФУИ), тиристоры

13 и 14, исполнительные органы 15 и 16 (ИО) с конденсаторами и диодами, замыкающий ключ 17, датчики 18 и 19 контроля отключенного состояния выключателей присоединений (ДКОСВ), источник 20 питания тиристоров и исполнительных органов, трансформатор 21 напряжения со вторич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ B

СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Использование: сеть с изолированной нейтралью. Сущность: введением элементов ЗАПРЕТ, НЕ и выполнением интегрирующих элементов управляемыми, управляющие входы которых подключены к коммутатору, повышается надежность работы устройства защиты. 1 ил. ной обмоткой по схеме разомкнутого треугольника, являющийся источником напря>кения нулевой последовательности (ННП), пусковой орган 22 (ПО), коммутатор 23, блок

24 управления (БУ), элемент НЕ 25, элемент

ИЛИ 26, элемент ПАМЯТЬ 27 и 28, элементы совпадения 29 и 30.

ПТВН 5 и 6 состоят из промежуточного трансформатора и выпрямителя на операционном усилителе, ИЭ 7 и 8 выполнены на операционном усилителе с RC-цепью. и замыкающим ключом. Постоянные времени зарядной цепи конденсаторов принимаются одинаковыми для всех присоединений.

Компараторы 9 и 10 выполнены на операционном усилителе и имеют одинаковые пороги (уставки) срабатывания.

B качестве ДКОСВ 18 и 19 могут быть использованы вспомогательные контакты этих выключателей или реле положения "Отключено".

Источник 20 питания тиристоров и исполнительных органов выполнен в виде двухполупериодного выпрямителя.

1734160

15

Коммутатор 23 выполнен в виде двух групп 31 и 32 диодов, соединенных в звезду противоположной полярности с общими объединенными точками, и размыкающего ключа 33.

БУ 24 включает в себя элементы задержки появления сигнала 34 (ЭЗПС) и запрет

35.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю тиристоры 13 и 14 выключены, ИО 15 и 16, ПО 22, элементы ПАМЯТЬ

27 и 28, ЭЗПС 34 находятся в исходном состоянии. Ключ 17 разомкнут, ключ 33 замкнут, на управляющие входы ИЭ 7 и 8 поступает сигнал (логический "0"). Напряжения на выходах компараторов 9 и 10 отсутствуют. Отсутствует также напряжение на управляющем входе БУ 24

При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например, на присоединении 3, срабатывает ПО 22, при этом ключ 17 замыкается, исчезает сигнал на управляющих входах элементов ПАМЯТЬ 27 и

28 и одновременно запускается ЭЗПС 34.

На выходах ПТВ Н 5 и 6 появляются сигналы, пропорциональные токам нулевой последовательности. Спустя небольшую выдержку времени, на выходе элемента 34 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 33.

При размыкании ключа 33 на выходах интегрирующих элементов 7 и 8 появляются напряжения, измен .ющиэся по экспоненциал ьному закону. При достижении этими напряжениями уровня, большего порога срабатывания комп,раторов 9 и 10, на выходах последних появляются сигналы, которые поступают на входы ФУИ 11 и 12.

Первым появится сигнал на выходе компаратора 9, поскольку он установлен в канале защиты поврежденного присоединения, имеющего наибольший ток замыкания на землю.

При появлении сигнала на входе ФУИ

1.1 включается тиристор 13, срабатывает ИО

15 и элемент ПАМЯТЬ 27. При включении тиристора 13 на управляющие входы ИЭ 7 и

8 поступает сигнал (логический "0"). Их выходные напряжения становятся близкими к нулевым значениям, Таким путем исключается возможность срабатывания компаратора 10 и включения тиристора 14.

Про прохождении на1ряжения, питающего тиристоры и исполнительные органы, через нуль (или близкое к нему значение ), тиристор 13 выключается, на выходах интегрирующих элементов 7 и 8 снова появляются напряжения, которые увеличиваются по

55 экспоненциальному закону. При достижении этими напряжениями уровня порога срабатывания компараторов 9 и 10 первым вновь срабатывает компаратор 9 и происходит включение тиристора 13.

В таком режиме схема устройства работает до тех пор, пока не произойдет отключение выключателя присоединения 3. При срабатывании (отключении) выключателя на выходе датчиков 18, 19 появляется сигнал логической единицы, а на выходе элементов

ПАМЯТЬ 27 и 28 сигнал логической единицы исчезает, так как исчезает сигнал на выходе пускового органа.

При этом, однако, надо иметь в виду, что после отключения выключателя поврежденного присоединения сигнал на выходе пускового органа исчезает не сразу, а спустя некоторое время, после того, как в сети закончится послеаварийный режим однофазного замыкания на землю, характеризующийся низкочастотными затухающими колебаниями токов и напряжения нулевой последовательности.

Из-за того, что сигнал на выходе пускового органа исчезает не мгновенно, а с определенной задержкой, с такой же задержкой появляется сигнал на выходе элемента 25 и исчезает сигнал на выходе пускового органа

22, исчезает сигнал и на выходе элемента

34. Благодаря такому алгоритму работы не происходит ложного срабатывания устройства в послеаварийном режиме однофазного замыкания на землю после отключения поврежденного присоединения, При появлении в сети кратковременных (самоликвидирующихся) замыканий на землю и различного рода помех устройство приходит в действие, но из-за относительно большого собственного времени отключения выключателей (десятки миллисекунд) и вследствие того, что входные сигналы тиристорами запоминаются на ограниченное время (доля полупериода сигнала и ромы шленной частоты), а затем автоматически

"стираются" (когда полуволна питающего напря>кения проходит через нуль), ложного (излишнего) отключения выключателей от воздействия кратковременных импульсов (помех) не происходит.

Таким образом, предлагаемое устройство, реагирующее на величину, пропорциональную суммарному току замыкания на землю, обеспечивает защите такие свойства, как селективность, помехоустойчивость и быстродействие, а также чувствительность, При этом ее работа не зависит от изменения параметров отдельных присоединений.и сети в целом, вида однофазного замыкания на землю, фазовых и частотных

1734160

40

50

55 соотношений между токами и напряжением нулевой последовательности, не требуется отстройка от собственных емкостных токов.

А это, в свою очередь, способствует повышению устойчивости функционирования и безотказности работы защиты.

Надежность работы также повышается за счет более простого схемного построения данного устройства, что выгодно отличает его от прототипа.

Формула изобретения

Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее по числу присоединений последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь тока в выпрямленное напряжение, интегрирующий элемент, компаратор и формирователь управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с исполнительным органом, запитанным через замыкающий ключ от общего на все присоединения источника питания, выполненного в виде двухполупериодного выпрямителя и подключенного к вторичной обмотке трансформатора напряжения, соединенной по схеме "звезда", общий пусковой орган, подключенный своим входом к вторичной обмотке указанного трансформатора напряжения, соединенной по схеме

"разомкнутого треугольника", а выходом — к управляющему упомянутого замыкающего ключа, общий коммутатор, подключенный первыми зажимами к анодам тиристоров и выполненный в виде двух групп диодов, со5 единенных в "звезду", противоположной полярности и размыкающего ключа, включенного между общей точкой групп диодов и "землей", элементы совпадения по числу присоединений, входы которых подключе10 ны к выходам датчиков контроля отключенного состояния выключателей присоединений и элементов ПАМЯТЬ, общий элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами упомянутых элементов

15 совпадения, и элемент задержки, подключенный своим входом к выходу пускового органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено элементом ЗАПРЕТ, основной

20 вход которого подключен к выходу элемента задержки, а управляющий вход — к выходу элемента ИЛИ, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом размыкающего ключа коммутатора, и элементом НЕ, 25 подключенным входом к выходу пускового органа, а выходом к управляющим входам элементов ПАМЯТЬ, при этом основные входы элементов ПАМЯТЬ подключены к выхо. дам исполнительных органов, а

30 интегрирующие элементы выполнены управляемыми, управляющие входы которых подключены к вторым зажимам коммутатора.

Составитель Л.Васькова

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1674 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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