Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети переменного тока

50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля создания систем защиты от утечеки поражения электротоком в электрических сетях переменного тока.Известно устройство для направленной защиты, в котором на защищаемуюсеть накладывается оперативное напряжение повышенной частоты, а измерительное устройство реагирует наток утечки снимаемый с резонансного Оотура 1Недостатком такого устройства является влияние на его работу нагрузок защищаемой сети, токи которыхсовпадают по фазе с током утечки 15и емкостной составляющей тока утечки,что приводит к ложным срабатываниямзащиты.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство для защиты шахтных электровоэных сетей от утечек с наложенным . оперативным напряжением повышенной частоты, содержащее последовательно соединенные фазовращатель,на который подано оперативное напря 25жение, и фаэочувствительное реле, навторой вход которого подан оперативный ток, потребляемый сетью. Нагрузки сети включены через высокочастотные заградители, расстроенные отно- З 0сительно частоты резонанса на одинаковый угол, за счет чего устраняетсявлияние нагрузок на работу измерительного устройства 2 .Однако это устройство реагирует 35 на полный ток активно-емкостной утечки и не позволяет определить долю активной составлякнцей тока утечки,эа счет чего возможны ложные срабатывания защиты от емкостных токов утечки, например, при подключении дополнительного участки сети.Целью изобретения является повышение точности путем устранения влияния емкостной составляюцей тока утечки.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети переменного тока, содержащее генератор оперативного напряжения высокой частоты, подключенный к защищаемой сети, первый. фазочувствительный детектор, один вход которого подключен к выходу измерительного пре" обраэователя тока, другой - к выходу измерительного преобразователя оперативного напряжения через фазоврацатель, а выход - к первому пороговому органу, а также исполнительный орган, введены блок контроля совпадения сигналов и последовательно соединен ные второй фазочувствительный детектор,блок выделения приращения и вто-. рой пороговый орган, причем первый и второй входы блока контроля совпадения сигналов подключены соответственно к выходам первого и второго пороговых органов, выход - к входу исполнительного органа,а входы ворого фа зочувствительногс детектора подключены к, выходам измерительных преобразователей тока и оперативного напряжения,При этом блок выделения приращения содержит последовательно соединенные апериодическое звено и дифференциирующий усилитель,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - век."торная диаграмма, поясняющая егоработу.Устройство содержит фазовращатель1, первый 2 и второй 3 фазочувствительные детекторы, блок 4 выделенияприращения, включающий апериодическоезвено. 5 и дифференцирующий усилительб, первый 7 и второй 8 пороговые органы, блок контроля совпадения сигналов 9 и исполнительный орган 10.Кроме того, в устройстве включеныгенератор оперативного напряжениявысокой частоты 11 и измерительныепреобразователи тока 12 и оперативного напряжения 13.Устройство работает следующим образом. На рабочее напряжение контролируемой сети накладывается оперативнбе напряжение высокой частоты Оисточник рабочего напряжения и все нагрузки в сети включены через высокочастотные заградители, расстроенные относительно частоты резонанса на угол Чо и полный ток сетис = 1 + 1 н + нз ,а его фазовыйсдвиг относительно О втакже равен 9(фиг. 2). Выходное напряжение фазовращателя 1 О сдвинуто по фазе относительно 1,йа угол (90 О -),ортогонально токам нагрузок с н , и, следовательно, выходной сигнал первого фаэочувствительного детектора 2, определяемый как проекция векторана О.К, равен нулю. Выходной сигСнал. второго фазочувствительного детектора 3 определяется как проекция вектора 1 С, на Оод и равен Приращения вектора 1", нет и выходной сигнал блока 4 отсутствует. Таким образом, на выходах пороговых органов 7 и 8 и блока контроля совпадения сигналов 9 сигналы равны нулю, Исполнительный орган 10 не срабатывает.При возникновении в защищаемой сети недопустимой утечки, например при случайном прикосновении человека к контактному проводу, к току сетидобавляют ток утечки 1 (фиг.2) Св общем случае содержащий активную 1 а и емкостную 1 составляющие, т.е.1 = 1 1 у . При этом полный ток Ч асети 1 = 1 с, + 1 и на выходе перг1024998 10/49 Тираж 617 Подписно НИИПИ Зака илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная вого фазочувствительного детектора 2 формируется сигнал 1 С, прпорциональный проекции вектора 1 на Ох. При превышении этим сигналом 1сг уровня срабатывания порогового органа 7 последний формирует на своем выходе единичный сигнал.Одновременно на выходе второго фаэочувствительного детектора 3 формируется сигнал 1 с , ойределяемыйсг фкак проекция вектора 1 на О асг ов ф на выходе блока выделения приращения 4 - сигнал, соответствующий приращению проекции вектора полного тока сети Ь с = 1" 1" на О , Этот сигс сг- снал Ь 1 пропорционален активной составляющей 1 а тока утечки, 1, так как емкостная составляющая 1 с ортогональна О . Недопустимая величина активной составляющей 1 тока утечаки приводит к срабатыванию второй пороговый орган 8 и на выходе формируется единичный сигнал, совпадение которого с единичным сигналом с первого порогового органа 7 регистрируется блоком контроля совпадения 9 и на его выходе формируется сигнал, приводящий к срабатыванию исполни- тельного органа 10.При включении в защищаемой сети насрузки ток сети увеличивается, соответствующее приращение этого тока выделяется блоком выделения приращения 4 и пороговый орган 8 формирует единичный сигнал,но так какМ Фазовый сдвиг полного тока сети остается равным 90 а относительно О1 фто выходной сигнал первого фаэочувствительного детектора 2 остается нулевым. Нулевым будет и выходной сиг нал первого порогового органа 7,чеми предотвращается ложное срабатывание исполнительного органа 10.При коммутациях в защищаемой сети, например при подключении допол нительно секции или ответвления,возникает емкостный ток 1 , за счетскоторого фазовый сдвиг полного токасети относительно Ос становитсяменьше 90 и на выходе первого фазою15 чувствительного детектора 2 формируется сигнал, пропорционалвный проекции емкостного тока 1 с, на О к, ипервый пороговый орган 7 сформируетедин чный сигнал. При этом ложноесрабатывание исполнительного органа10 предотвращается нулевым сигналомвторого порогового органа 8, так какввиду отсутствия активной составляющей тока утечки на выходе блока выделения приращения 4 будет нулевойсигнал. Устройство позволяет исключитьвлияние нагрузок защищаемой сети на работу измерительного устройства и предотвратить ложные срабатывания защиты, обусловленные влиянием емкостной составляющей тока утечки, что повышает .надежность электроснабжения,