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

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,5U„„1737599 А1 (я)5 Н 02 Н 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

<)qg3

11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774281/07 (22) 26.12.89 (46) 30.05.92,Бюл, М 20 (75) В.Ф.Бухтояров (53) 621,316.925 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В

СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Использование: устройство используют для защиты электроустановок от замыканий на землю. Сущность изобретения: введение двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

11 и 12, усилителей переменного тока 5 и 6, элементов выдержки времени 19, 20 позволило повысить надежность работы устройства. 2 ил, (56) Авторское свидетельство СССР

N 904066, кл. Н 02 Н 3/16, 1980, Авторское свидетельство СССР

N1277283,,кл. Н 02 Н 3/16, 1984.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, Известно устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, Недостатками известного устройства являются относительная сложность схемы и ограниченная область применения, а также возможность ложного срабатывания от воздействия помех, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты от замыкания на землю B сети с изолированной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключен пусковой орган, трансформаторы тока нулевой последовательности на каждом присоединении, датчики положительной полуволны тока нулевой последовательности (первые пороговые элементы), датчики отрицательной полуволны тока нулевой последовательности (вторые пороговые элементы, первые элементы совпадения, первые входы которых подключены к выходам датчиков положительной полуволны тока нулевой последовательности (первых пороговых элементов), вторые элементы совпадения, первые входы которых подключены к датчикам отрицательной полуволны така нулевой последовательности (вторых пороговых элементов), элементы ИЛИ, входы которых подключены к выходам первых и вторых элементов совпадения, по числу присоединений запоминающие элементы, элементы запрет и исполнительные органы, общие на все присоединения блок мажорирования, элемент ИЛИ-НЕ, блок определения замыкания на шинах, элемент ИЛИ и элемент временной задержки.

Известное устройство имеет сложную схему, содержит большое количество блоков и элементов, что снижает его надежность.

Целью изобретения является повышение наде>кности работы устройства.

Цель достигается тем, что устройство для защиты от однофазного замыкания на

1737599 землю в сети изолированной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключен пусковой орган, установленные на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности, первый и второй пороговые элементы, реагирующие соответственно на положительную и отрицательную полуволны входного сигнала, входы которых функционально связаны с выходом трансформатора тока нулевой последовательности, первый элемент совпадения, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, второй элемент совпадения, первый вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов совпадения, исполнительный орган, вход которого функционально связан с выходом элемента VlflYi, оно снабжено общим на все присоединения первым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами первых пороговых элементов, а выходсоединен с вторыми входами первых элементов совпадения, общим на все присоединения вторым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами вторых пороговых элементов, а выход соединен с вторыми входами вторых элементов совпадения, по числу присоединений усилителями переменного тока, входы которых подключены к выходам соответствующих трансформаторов тока нулевой последовательности, а выходы — к входам соответствующих первых и вторых пороговых элементов, при этом выход пускового органа подключен к вновь введенным третьим входам первых и вторых элементов совпадения, а выходы элементов

ИЛИ через вновь введенные элементы выдержки времени соединены с входами соответствующих исполнительных органов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю; на фиг. 2 — эпюры напряжений (сигналов), поясняющие работу устройства (номера сигналов соответствуют номерам элементов).

Схема дана для двух присоединений, общее число которых может быть любым, Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью содержит трансформаторы 1 и 2 тока нулевой последовательности (ТТНП), установленные соответственно на присоединениях 3 и 4, усилители 5 и б переменного тока (УПТ) с фильтрами низкой частоты на выходах, имеющих частоту среза

55 порядка 3 кГц, первые пороговые элементы

7 и 8 (ПЭ), вторые пороговые элементы 9 и

10, первый 11 и второй 12 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые элементы 13 и

14 совпадения, вторые элементы 15 и 16 совпадения, элементы ИЛИ 17 и 18, элементы 19 и 20 выдержки времени (ЭВВ), исполнительные органы 21 и 22 (ИО), трансформатор 23 напряжения нулевой последовательности (ТННП) и пусковой орган

24 (ПО).

ПЭ 7 и 8 выполнены реагирующими на положительную полуволну входного сигнала, соответствующую направлению токов нулевой последовательности от шин в сторону поврежденного присоединения (фиг.

2), ПЭ 9 и 10 выполнены реагирующими на отрицательную полуволну входного сигнала, соответствующую направлению токов нулевой последовательности от поврежденного присоединения к шинам.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном состоянии сети ПЭ 7-10, ЭВВ 19 и 20, ИО 21 и 22 и ПО 24 находятся в исходном состоянии, При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на присоединении 3, срабатывают ПО 24 и ПЭ 7 и 10, при положительной полуволне тока нулевой последовательности, проходящего через поврежденное присоединение 3 со стороны шин, и ПЭ 9 и 8, при отрицательной полуволне тока нулевой последовательности, проходящего через поврежденное присоединение в сторону шин (фиг, 2). При срабатывании ПЭ 7 появляются сигналы на одном из входов (среднем) элемента ИСКЛ ЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и на входе элемента 13 совпадения. При срабатывании ПЭ 9 появляются сигналы на одном из входов (среднем1 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 и HB выходе элемента 15. При появлении сигналов на выходах элементов 13 и 15 срабатывают

ЭВВ 19 и ИО 21. Сигнал на выходе ЭВВ 19 появляется с небольшой задержкой, отстроенной от времени существования помех.

При поочередном срабатывании первого и второго пороговых элементов 8 и 10 неповрежденного присоединения 4 в пороговых элементов остальных неповрежденных присоединений (на фиг. 1 их выходы показаны штриховыми линиями, входящими в элементы поз. 11 и 12) срабатывания исполнительного органа 22 неповрежденного присоединения 4 и исполнительных органов других неповрежденных присоединений, не показанных на фиг, 1, не происходит. Это обьясняется тем, что при

1737599 поступлении на входы элементов 11 и 12 двух и более сигналов сигнал на их выходе не появляется.

В тех случаях, когда на подстанции в работе находятся только два присоединения, селективность действия защиты обеспечивается путем подключения к шинам подстанции искусственно сформированного источника емкостного тока (на фиг, 1 не показано) с дополнительным каналом защиты.

Аналогично устройство работает при однофазном замыкании на землю на присоединении 4.

При однофазном замыкании на землю, например на шинах подстанции, попеременно срабатывают ПЭ 9 и 10, в одни полупериоды (при положительной полярности токов нулевой последовательности через присоединения 3 и 4) и ПЭ 7 и 8, в другие полупериоды (при отрицательной полярности токов нулевой последовательности через присоединения). Однако сигналы на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

11, 12 и соответственно на выходах элементов 13 — 16 совпадения не появляются, и ИО

21 и 22 не срабатывают.

Аналогично устройство работает в послеаварийном режиме однофазного замыФ кания на землю, сопровождающимся возникновением в сети субгармонических колебаний токов и напряжения нулевой последовательности, Таким образом, устройство работает селективно при однофазных замыканиях не только на поврежденном присоединении, но и при замыканиях на шинах, Устройство в состоянии правильно функционировать как в режимах повреждения (переходном, установившемся) при различных видах однофазных замыканий на землю (глухом, дуговом), так и в послеаварийном режиме однофазного замыкания на землю.

Предлагаемое устройство имеет более простую схему и может быть выполнено на операционных усилителях и цифровых элементах совпадения, ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что повышает технологичность его изготовления, Использование данного устройства даст существенный экономический и социальный эффект, Экономический эффект достигается за счетуменьшения времени простоя потребителей электроэнергии по причине неоправданного их отключения устройствами

55 защиты от замыкания на землю из-за неселективных срабатываний.

Социальный эффект состоит в том, что обеспечение правильной работы защиты от однофазного замыкания на землю способствует предупреждению несчастных случаев поражения электрическим током.

Формула изобретения

Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключен пусковой орган, установленные на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности, первый и второй пороговые элементы, реагирующие соответственно на положительную и отрицательную полуволны входного сигнала, входы которых функционально связаны с выходом трансформатора тока нулевой последовательности, первый элемент совпадения, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, второй элемент совпадения. первый вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов совпадения, исполнительный орган, вход которого функционально связан с выходом элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено общим íà все присоединения первым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами первых пороговых элементов, а выход соединен с вторыми входами первых элементов совпадения, общим на все присоединения вторым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами вторых пороговых элементов, а выход соединен с вторыми входами вторых элементов совпадения, по числу присоединений усилителями переменного тока, входы которых подключены к выходам соответствующих трансформаторов тока нулевой последовательности, а выходы — к входам соответствующих первых и вторь х пороговых элементов, при этом выход пускового органа подключен к вновь введенным третьим входам первых и вторых элементов совпадения, а выходы элементов

ИЛИ через вновь введенные элементы выдержки времени соединены с входами соответствующих исполнительных органов, 1737599