Устройство для защиты от дуговых перенапряжений в сети с изолированной нейтралью

 

Использование: повышение селективности защит от замыканий на землю, повышение надежности работы сети 6 - 35 кВ с изолированной нейтралью. Сущность изобретения: выявляется факт устойчивого горения при замыкании на землю и после выдержки времени накладывается дополнительный активный ток в место повреждения. Для этого в устройство, содержащее однофазный трансформатор, резистор, коммутатор, блок управления, дополнительную вторичную обмотку однофазного трансформатора, введены дополнительно резистор с коммутатором и устройством его управления, подключенные к вторичной обмотке однофазного трансформатора, параллельной основному резистору с коммутатором, второй логический элемент И, логические элементы "Время", НЕ. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью для повышения надежности работы и селективности защит от замыканий на землю.

В наиболее близком по технической сущности изобретении [1] описано устройство, содержащее однофазный трансформатор и резистор в цепи вторичной обмотки трансформатора, включенный через коммутатор, снабженный блоком управления, пороговые блоки, блок выбора поврежденной фазы и схему И.

В этом устройстве защита от дуговых перенапряжений осуществляется включением сопротивления в нейтраль после очередного погасания перемежающейся дуги, причем наложения активного тока от сопротивления на место повреждения не происходит, что повышает надежность электроснабжения.

Известно, что для повышения чувствительности релейной защиты от замыканий на землю применяется заземление нейтрали через постоянно подключенное активное сопротивление. При этом величина активного сопротивления может быть подобрана таким образом, что на место повреждения накладывается дополнительно активная составляющая тока, достаточного для надежного срабатывания даже загрубленной релейной защиты в любых режимах горения дуги. В устройстве [1] включение сопротивления осуществляется в паузах между очередными зажиганиями перемежающейся дуги, а при устойчивой дуге действие автоматики блокируется и наложения дополнительного активного тока на место повреждения не происходит, что может снижать чувствительность релейной защиты.

Обеспечение ограничения дуговых перенапряжений по [1] при одновременном выполнении функции повышения чувствительности релейной защиты достигается тем, что устройство для защиты от дуговых перенапряжений, содержащее однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена между нейтралью и землей, а во вторичную обмотку включен резистор через коммутатор, снабженный блоком управления, подключенный к выходу логической схемы И, к входам которой подключены выходы пороговых блоков, связанных с напряжением нейтрали через дополнительную обмотку на вторичной стороне однофазного трансформатора и напряжением поврежденной фазы через блок выбора поврежденной фазы, снабжается дополнительным резистором в нейтрали с коммутатором, устройством его управления, элементом "Время", схемой НЕ и дополнительной схемой И. Причем вход схемы НЕ соединен с пороговым блоком поврежденной фазы, а ее выход - с одним из входов схемы И, второй вход которой соединяется с выходом порогового блока нейтрали. Выход дополнительной схемы И через элемент "Время" соединен с входом устройства управления дополнительным резистором.

Наложение активного тока от дополнительного резистора, достаточного для срабатывания релейной защиты, целесообразно только при достаточно длительном устойчивом горении дуги, когда вероятность самопогасания дуги мала, поэтому устройство управления включает дополнительный резистор после некоторой выдержки времени, обеспечиваемой элементом "Время". Режим устойчивого горения дуги выявляется одновременным существованием двух признаков: наличием напряжения на нейтрали и отсутствием напряжения на поврежденной фазе. Для выявления этого режима на один вход схемы И через пороговый блок подается напряжение нейтрали, на другой вход через схемы НЕ - напряжение поврежденной фазы, что обеспечивает появление сигнала с выхода схемы И только при установившемся замыкании фазы на землю. Элементы "Время" служит для отстройки от кратковременных самоустраняющихся замыканий на землю, а при работе защиты на сигнал может быть использован также для отключения резистора после срабатывания сигнализации с целью предотвращения чрезмерного разрушения места повреждения.

На чертеже приведена схема устройства для защиты от перенапряжений.

Устройство содержит однофазный трансформатор 1, резистор 2 в цепи вторичной обмотки трансформатора 1, коммутатор 3, дополнительную обмотку 4 на вторичной стороне однофазного трансформатора 1, пороговые блоки 5 и 6, блок 7 выбора поврежденной фазы, логическую схему И 8, блок 9 управления коммутатором 3, дополнительный резистор 10, коммутатор 11 для его подключения, схему И 12, элемент "Время" 13, блок 14 управления коммутатором 11, схему НЕ 15.

Первичная обмотка трансформатора 1 включена между нейтралью и землей, во вторичную обмотку включен резистор 2 через коммутатор 3, снабженный блоком 9 управления, вход которого соединен с выходом схемы И 8. Один вход схемы И 8 соединен с напряжением нейтрали через дополнительную обмотку 4 и пороговый блок 5, другой - с напряжением поврежденной фазы через пороговый блок 6 и блок 7 выбора поврежденной фазы.

Выходы схемы И 12 соединены с напряжением на нейтрали через пороговый блок 5 и со схемой НЕ 15, подключенной к напряжению поврежденной фазы через блок 7 выбора поврежденной фазы и пороговый блок 6.

Выход схемы И 12 соединен с входом элемента "Время", выход которого соединен с устройством 14 управления коммутатора 11 для подключения дополнительного резистора 10.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме при отсутствии замыкания на землю напряжения фаз относительно земли близки к номинальным, а напряжение на нейтрали мало по величине, и поэтому сигнал с выхода порогового блока 5, уставка которого выбирается по условию отстройки от нормального режима, на входы схем И 8 и 12 не поступает. При этом отсутствует сигнал на входе блока 9 управления, коммутатор 3 заперт и ток через резистор 2 не протекает. На выходе схемы И 12 сигнал отсутствует, коммутатор 11 заперт и ток через резистор 10 не протекает.

При дуговом замыкании после каждого зажигания перемещающейся дуги на обмотке 4 периодически появляется напряжение, пропорциональное напряжению нейтрали сети, превышающее уставку порогового блока 5, и сигнал с выхода поступает на первый вход схемы И 8. При этом на выходе блока выбора поврежденной фазы после очередного зажигания дуги напряжение становится меньше уставки порогового блока 6, а после погасания дуги превышает ее спустя некоторое время, обусловленное скоростью восстановления напряжения на поврежденной фазе, и поступает на второй вход схемы И 8. Сигнал с выхода схемы И 8 появляется при наличии сигналов на обоих ее входа, поступает на вход блока 9 управления и обеспечивает существование отпирающего импульса до тех пор, пока не исчезнет один из сигналов на входе схемы И 8. При этом на выходе схемы НЕ 15 сигнала не будет, схема И 12 не работает и резистор 10 в нейтраль не подключается.

Если же режим горения дуги становится устойчивым, то при наличии напряжения на нейтрали, превышающего уставку порогового блока 5, и отсутствии напряжения на поврежденной фазе сигнал на выходе блока 6 отсутствует, а на входе блока НЕ 15 появляется логическая "1", следовательно, на обоих входах схемы И 12 будут логические "1", и на его выходе также логическая "1", которая запустит элемент "Время" 13, который, спустя время уставки, подаст сигнал на устройство 14 управления, включающее коммутатор 11, и произойдет наложение добавочного активного тока на место повреждения, что обеспечит надежное срабатывание релейной защиты. В этом режиме на одном из входов схем И 8 сигнала не будет, блок 9 не работает и коммутатор 3 заперт.

Предложенное устройство позволяет обеспечить селективную работу даже простых загрубленных токовых защит от замыкания на землю. Причем действие предлагаемого устройства наступает только в тех случаях, когда самопогасание дуги маловероятно, что увеличивает надежность электроснабжения.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ДУГОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена между нейтралью и землей, а во вторичную обмотку включен резистор через коммутатор, снабженный блоком управления, дополнительную вторичную обмотку однофазного трансформатора, причем блок управления коммутатором подключен к выходу логического элемента И, к входам которого подключены выходы пороговых блоков, соединенных соответственно с блоком выбора поврежденной фазы и дополнительной вторичной обмоткой однофазного трансформатора, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным резистором с коммутатором и устройством его управления, подключенными к вторичной обмотке однофазного трансформатора параллельной основному резистору с коммутатором, вторым логическим элементом И, логическими элементами ВРЕМЯ, НЕ, причем устройство управления дополнительного коммутатора подключено входом к выходу второго элемента И через элемент ВРЕМЯ, один из двух входов второго элемента И соединен с выходом порогового блока, подключенного к дополнительной вторичной обмотке однофазного трансформатора, а другой через элемент НЕ соединен с выходом порогового блока, подключенного к блоку выбора поврежденной фазы.

РИСУНКИ

Рисунок 1