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

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()995186

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l-) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.01.81 (21) 3252155/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (5I) М. Кл.

Н 02 Н 3/16

Гевударствеххмх кемхтет (23) Приоритет—.СССР

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 17.02.83 (53) УДК 621.316..925 (088.8) пв девам хзебретеххх х етхрмтхй

В. Ф. Бухтояров и И. В. Бухтоярай - -;".-.,: ., " :".о п . ., ° (т 4%

/;,; (72) Авторы. изобретения (?1) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ.. НЕЙТРАЛЬЮ

Ивобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты- от однофазного замыкания на землю в сети с малым током замыкания на землю.

Известно устройство для защиты от замыкания на землю, содержащее установленные на каждом присоединении трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), вторичные обмотки которых через преобразователи ток —. выпрямленное напряжение подключены к реагирующим элементам, пусковой орган, связанный своим входом с трансформатором напряжения йулевой последовательности (ТННП), исполнительные органы, связанные через элементы совпаденйя с выходами реагирующих элементов и выходов пускового органа 11). 15

Недостатком известного устройства является возможность неселективного срабатывания от бросков собственных емкостных токов, которые по величине могут быть со- ° измеримыми с общим током замыкания на

20 землю. Отстройка от этих токов связана с загрублением защиты, т.е. с понижением ее чувствительности, и может приводить к отказам в срабатывании.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для защиты от замыкания на землю, содержащее по числу присоединений ТТНП, преобразователь ток — выпрямленное напряжение, запоминающие ячейкИ, интегрирующие, элементы, комп араторы, исполнительные органы с памятью, катушки отключения, по числу присоединений размыкающие ключи, управляемые от запускаемого пускового органа по напряжению нулевой последовательности блока управления (2).

Однако это устройство характеризуется возможностью ложной работы и невысокой чувствительностью.

Цель изобретения —. повышение селективности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее установленные на каждом присоедйнении последовательно соединенные ТТНП преобразователь ток — выпрямленное напряжение и реагирующий элемент, связанный выходом с входом исполнительного органа с памятью, выход которого подключен к катушке отключения. выключателя присоединения, пусковой орган, подклю995186

30

55 ченный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности (ТННП), а выходом — к первому входу блока управления, представляющему собой вход элемента НЕ, выхдд которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента

ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, вход которого представляет собой второй вход блока управления, выход элемента ИЛИ блока управления, являющийся первым его выходом, подсоединен к управляющему входу замыкающего ключа, подключенного параллельно выходу соответствующего преобразователя ток — выпрямленное напряжение, снабжено общим на все присоединения блоком коррекции, выполненным на элементах НЕ, И и ИЛИ по числу присоединений и общем на все присоединения сумматоре сигналов срабатывания реагирующих элементов с пороговым элементом на выходе и замыкающими ключами на входах, управляющие входы которых подключены к выходам исполнительных органов, а выход порогового элемента соединен с вторым входом блока управления и с одним из входов элементов И, вторые входы которых через элементы HE соединены с выходами соответствующих реагирующих элементов, выходы элементов И через элементы ИЛИ подключены к управляющим входам исполнительных органов, вторые входы элементов ИЛИ соединены с вторым выходом блока управления, представляющим собой выход элемента НЕ.

На чертеже приведена схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю.

Устройство содержит установленные на присоединениях 1 и 2 ТТНП 3 и 4, вторичные обмотки которых через преобразователи 5 и 6 ток — выпрямленное напряжение и повторители 7 и 8 сигналов подключены к реагирующим элементам 9 и 10, пусковой орган 11, подключенный своим входом к

THHli 12, исполнительные органы 13 и 14, входы которых через элементы И 15 и 16 подключены к реагирующим элементам 9 и IO и выходу пускового органа 11, а выходы — к катушкам 17 и 18 отключения выключателей (не показаны) присоединений 1 и 2, замыкающие ключи 19 и 20 с последовательно включенными резисторами 21 и 22, блок

23 управления ключами 19 и 20, выходы которого подключены к управляющим входам этих ключей, а входы — к выходу пускового органа 11 и к одному из входов блока 24 коррекции, подключенного своими другими входами к выходам реагирующих элементов

9 и 10, исполнительных органов 13 и 14 и к одному из выходов блока 24 коррекции.

Преобразователи 5 и 6 содержат трансформаторы, выпрямители и запоминающие конденсаторы. Они могут быть также выполнены на операционных усилителях. В качестве повторителей 7 и 8 сигналов могут быть использованы эмиттерные повторители, имеющие большое входное сопротивление и малое выходное.

Блок управления 23 состоит из элементов НЕ 25, ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ 26 и ИЛИ 27, причем выход последнего подключен к управляющим входам ключей 19 и

20, а входы через элементы НЕ 25 и ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ 26 подключены к выходу пускового органа 11 и к одному из выходов блока 24 коррекции.

Блок 24 коррекции выполнен на элементах НЕ 28 и 29, И 30 и 31 и ИЛИ 32 и 33, а также на сумматоре 34 сигналов срабатывания реагирующих элементов, входы которого через входные резисторы 35 и 36 и замыкающие ключи 37 и 38 подключены к источнику стандартных сигналов U, а выход через пороговый элемент 39 подключен к одним из входов элементов И 30 и 31, вторые входы которых через элементы HE 28 и 29 соединены с выходами реагирующих элементов 9 и 10, а выходы через первые входы элементов ИЛИ 32 и 33 подключены к управляющим входам исполнительных органов 13 и 14, вторые входы которых подключены к выходу элемента

НЕ 25 блока 23 управления.

Пороговый элемент 39 срабатывает при условии появления на входах сумматора 34 сигналов двух и более сигналов, т.е. когда срабатывают два и более реагирующих элемента.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю реагирующие элементы 9 и 10, пусковой орган 11, исполнительные органы 13 и 14 и пороговый элемент 39 находятся в исходном состоянии, при этом реагируюшие элементы 9 и 10 имеют минимальные уставки срабатывания (находятся в режиме максимальной чувствительности) .

Ключи 19 и 20 замкнуты, а ключи 37 и 38 разомкнуты.

При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на присоединении 1, через него начинает течь суммарный ток замыкания на землю, величина которого, как правило, наибольшая. Через неповрежденное присоединение течет собственный емкостный ток. На выходе ТННП 2 появляется напряжение нулевой последовательности, под действием которого сраоатывает пусковой орган 11. Ключи 19 и 20 размыкаются, и конденсаторы преобразователей 5 и 6 начинают заряжаться от напряжений, пропорциональных токам нулевой последовательности присоединений 1 и 2.

995186

10

t5

Если величина сумматорного тока замыкания на землю оказывается больше уставки срабатывания реагирующего элемента 9, то он срабатывает и при условии несрабатывания реагирующего элемента 10 на входе исполнительного органа 13 появляется сигнал, при этом последний приводится в действие и вызывает отключение выключателя присоединения 1.

Если же величина собственного емкостного тока неповрежденного присоединения 2 оказывается достаточной для срабатывания реагирующего элемента 10, то он так же, как и реагирующий элемент 9, срабатывает и через катушки 18 отключения начинает протекать ток, изменяющийся по линейному закону. Одновременно на выходе порогового элемента 39 появляется сигнал, под действием которого ключи 19 и 20 замыкаются и напряжения на выходах. конденсаторов преобразователей 5 и 6 начинают уменьшаться приблизительно по линейному закону и с одинаковой скоростью, поскольку постоянную времени разряда конденсаторов преобразователей 5 и 6 на всех присоединениях принимают одинаковой. Наибольшее значение этой постоянной должно быть меньше времени отключения выключателей присоединений. При достижении этими напряжениями определенной величины (напряжения возврата) реагирующие элементы 9 и 10 начинают возвращаться в исходное состояние.

Первым возвращается в это состояние реагирующий элемент 10, так как величина собственного емкостного тока присоединения 2 меньше суммарного тока замыкания на землю. Сигнал на выходе реагирующего элемента 10 исчезает. В результате этого появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 33 и происходит стирание памяти элемента 14, обесточение катушки 18 и возврат порогового элемента 39 в исходное состояние. После небольшой выдержки времени, зависящей от скорости нарастания тока в катушке 17 отключения и приведения привода выключателя присоединения 1 в рабочее состояние, этот выключатель отключает поврежденное присоединение от источника питания сети.

После этого возвращаются в исходное состояние реагирующий элемент 9, пусковой орган 11, исполнительный орган 13, элемент

ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ 26 и происходит размыкание ключа 37 и замыкание ключей 19 и 20. Схема готова к повторному действию.

Аналогичным образом работает устройство при однофазном замыкании на присоединении 2.

Для изготовления устройства могут быть использованы типовые элементы, например микросхемы, тиристоры, транзисторы, герконы и т. д.

Введение в устройство для простой токовой защиты блока коррекции, выполненного на сумматоре сигналов срабатывания реагирующих элементов, элементах НЕ, И и ИЛИ, общее число которых равно числу защищаемых присоединений, ключей с блоком управления позволяет создать более совершенную защиту однофазного замыкания на землю, удовлетворяющую одновременно требованиям селективности, чувствительности, быстродействия и не требующую индивидуального выбора уставок срабатывания.

Предлагаемое техническое решение может найти применение не только при создании новых устройств для защиты от однофазного замыкания на землю, но и для совершенствования существующих устройств, что создает экономический эффект, обусловленный повышением надежности электроснабжения потребителей, улучшением электробезопасности и сокращением затрат на наладку и настройку защиты.

Формула изобретения

Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее установленные на каждом присоединении последозательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток— выпрямленное напряжение и реагирующий элемент, связанный выходом с входом исполнительного органа с памятью, выход которого подключен к катушке отключения выключателя присоединения, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом — к первому входу блока управления,:представляющему собой вход элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, вход которого представляет собой второй вход блока управления, выход элемента ИЛИ блока управления, являющийся первым его выходом, подсоединен к управляющему входу замыкающего ключа, подключенного параллельно выходу соответствующего преобразователя ток— выпрямленное напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и селективности, оно снабжено общим на все присоединения блоком коррекции, выполненным на элементах НЕ, И и ИЛИ по числу присоединений и общем на все присоединения сумматоре сигналов сраОатывания реагирующих элементов с пороговым элементом на выходе и замыкающими ключами на входах, управляющие входы которых подключены к выходам исполнительных органов, а выход порогового элемента соединен с вторым входом блока управления и с одним из входов элементов И, вторые входы

995186

7 которых через элементы НЕ соединены с выходами соответствующих реагирующих элементов, выходы элементов И через элементы ИЛИ подключены к .управляющим входам исполнительных органов, вторые входы элементов ИЛИ соединены с вторым выходом блока управления; представляющим собой выход элемента НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал «Промышленная энергетика», 1968, № 3, с. 4 — 7.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2893998/24 07, кл. Н 02 Н 3/16, 1980, 2-й вариант.

Составитель Л Васькова

Редактор А. Огар Тех ред И. Верее Корректор М. Коста

Заказ 608 39 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4