Способ защиты электрической сети от короткого замыкания

Бюл. овск ков,в 5 (088.8) Аппараты Р тв низкого нергоиздат ейн а 52-5 ЛЕКТРИЧЕСК НИЯ путем ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП(РЫТ ИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЙЬС(54) (57) СПОСОБ ЗАЦИТЫСЕТИ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫ измерения тока промышленной частоты защищаемой сети, сравнения его значения с заданным и отключения защищаемой сети при превышении контролируемым током заданного значения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительно между искусственной нулевой точкой сети и нулевыми точками всех потребителей пропускают оперативный ток частоты, отличной от промышленной, и контролируют его скорость изменения, а сигнал на отключение сети Формируют при одновременном указанном превышении током промышленной частоты заданного значения и неизменном значении опе- Я ративного тока.Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитамэлектрической сети от тока короткого замыкания.Известен способ защиты электрических сетей от токов короткогозамыкания, основанный на фиксациипревышения допустимого предела токав сети и отключения этой сети отисточника электроэнергии. Этотспособ используется в автоматических выключателях 1 .Недостатками этого способа защиты являются низкая помехоустойчивость и невысокая надежность,так как при таком способе невозможно отличить начало режима замыканияот режима пускового тока при подключении электродвигателей к сетив случае, если токи.в указанныхрежимах примерно равны или дажепросто соизмеримы по величине.Известен также. способ защитыэлектрических сетей от токов короткого замыкания, основанный на опре"делении приращения тока в сетиза заданные временные интервалы иотключении сети при превышении любым приращением наперед заданногодопустимого значения 23.Недостатком такого способа также являются слабая помехоустойчивость и невысокая надежность защиты, заключающаяся в возможностисрабатывания защиты при пусковых .токах, возникающих при подключении,к сети электродвигателей, т,е. вбольшой вероятности ложных срабатываний.Цель изобретения - повышениечувствительности.Указанная цель достигается тем,что согласно способу защиты электрической сети от короткого замыкания путем измерения тока промышленной частоты защищаемой сети, сравнения его значения с заданным и отключения защищаемой сети при превышении контролируемым током заданногозначения, дополнительно между искусственной нулевой точкой сети и нулевыми точками всех потребителей.пропускают оперативный ток частоты,отличной от промышленной, и контролируют его скорость изменения, асигнал на отключение сети формируютпри одновременном укаэанном превышении током промышленной частотызаданного значения и неизменном значении оперативного тока.В качестве оперативного тока может быть использован постоянныйток, либо переменный ток непромышленной частоты (в зависимости отвеличин емкости сети относительноземли).функционирование способа базируется на том, что в режиме короткого замыкания для тока оперативногосигнала, подаваемого между искусственной нулевой точкой и нулевымиточками электрических машин, сопротивление в цепи протекания тока5 оперативного сигнала не изменяетсяпо сравнению с существовавшим донаступления короткого замыкания.Для режима же пускового тока; возникающего при подсоединении к за 10 щищаемой линии электрической машины (электродвигателя), происходитизменение величины сопротивления вцепи протекания тока оперативногосигнала. Это объясняется тем, чтоподключаемый фидер (обмотки электрической машины в том числе) оказываются при включении выключателя,подключенными параллельно к сопротивлению уже подключенных ранееэлектрических машин либо образуютновую ветвь для протекания оперативного тока, если кгенераторуне был подключен еще ни один двигатель,Таким образом, при наступлениирежима пускового тока имеется изменение обоих токов, а при наступлении режима короткого замыканияодного. Это дает воэможность различить указанные режимы.Яа чертеже дана электрическаясхема устройства.Устройство, реализующее способзащиты, содержит источник 1 оперативного тока, датчик 2 оперативно 35 го тока, блок 3 дифференцирования,нуль-орган 4, логический элементНЕ 5 логический элемент И 6, датчики 7 и 8 тока промышленной частоты, элементы 9 и 10 сравнения,40 блоки 11 и 12 уставки, логическийэлемент ИЛИ 13, блок 14 созданияискусственной нулевой точки и, принеобходимости, фильтры-пробки 15на рабочую частоту сети (15-1,45 15-2 , 15-и) блоки 16 (16-1,16-2 16-.п) отк)почения.В случае выполнения блоков 11и 12 уставки в виде уставок производных между датчиками 7 и 8 токаи элементами 9 и 10 сравнения вводятся дифференцирующие блоки (непоказаны). Один выход источника 1оперативного тока через блок 14 искусственной нулевой точки подсоединен к трем фазам защищаемой сети,а второй его выход через датчик 2тока оперативного сигнала и фильтры-пробки (15-1, 15-2 , 15-и)соединен с нулевыми точками электрических машин (17-1, 17-2,60 17-М, причем подсоединение к нулевой точке каждой электрической машины может быть либо непосредственное(как к 17-1), либо от одной нулевойточки к другой (как к 17-265 17-Ь. Последнее определяется, в105) 637 ЗО 35 Ц) 50 Составитель Ю,БарабановРедактор Ю.Середа Техред М,Надь Корректорй.Тяско Заказ 8681/53 Тираж 617 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент , г,ужгород, ул.Проектная, 4 основном топологией расположенияэлектрических машин 17-1=17 п.Выход датчика 2 тока оперативногосигнала соединен через дифференцирующий блок 3 с первым входом нульоргана 4, второй вход которого соединен с землей. Выход нуль-органа 4через логический элемент НЕ 5 соединен с первым входом логического элемента И б, второй вход которогосоединен с выходом логического эле-мента ИЛИ 13, Первый вход логического элемента ИЛИ 13 соединен с выходом элемента 9 сравнения, первыйвход которого соединен с выходомдатчика 8 тока, расположенного вдругой фазе защищаемой линии. Вто"рой вход элемента 10 сравнения соединен с блоком 12 уставки. Выходлогического элемента И б соединен суправляемыми входами блоков 16 отключения (либо с одним из них).Устройство работает следующимобразом,Непрерывно с помощью датчиков 2,7 и 8 тока выделяют сигналы, пропорциональные величине оперативноготока и токов промышленной частотыв фазах сети соответственно, Действующее значение тока или пропорциональное ему поступающее с выходадатчика 2 тока непрерывно дифференцируют и сравнивают с заданным уровнем (в. данном случае с нулем) с по"мощью нуль-органа 4,Сигнал с выхода нуль-органа 4через логический элемент НЕ 5 подают на первый вход логического элемента И б. Сигналы с выходов датчи"ков 7 и 8 подают на элементы 9 и 10сравнения соответственно и сравнивают их с уровнями, задаваемыми блоками 11 и 12 уставок. Сигналы рассогласования с выходов элементов 9и 10 сравнения через логический элемент ИЛИ 13 подают на второй входлогического элемента И б.При подключении к защищаемойлинии (сети) какой-либо электрической машины, например 17-2, в режиме пускового тока на выходах датчиков 7 и 8 появляются сигналы,которые могут в принципе, превыситьуровни, задаваемые блоками 11. и 12уставок. Одновременно изменяетсяпо величине сигнал на выходе датчика 2 тока, что вызывает появление сигнала на выходе дифференцирующего блока 3, и следовательно, навыходе нуль-органа 4 (роль нуль-органа 4 в данном случае сводится кпреобразованию аналогового сигнала 5 с выхода дифференцирующего блока 3в дискретный сигнал, амплитуда ко.торого будет достаточна для подачина логические элементы устройства).Сигнал с выхода нуль-органа 4 поступает на вход логического элемента НЕ 5, что вызывает исчезновениесигнала с его выхода, Таким образом,на втором входе логического элемента И б присутствует сигнал, в товремя как на первом входе этого элемента сигнал отсутствует. Сигнална выходе логического элемента И бне появится, и отключений в сетине произойдет.Сигнал на выходе логического элемента И б отсутствует и в том случае, если сигналы иа выходах датчиков 7 и 8 тока не превысят уровнейуставок 11 и 12. В случае же возникновения в сети режима короткогозамыкания сигнал появляется не только на втором входе логического злемента И б, но и присутствует на егопервом входе, так как изменениявеличины оперативного тока в измерительной цепи не происходит, сигнална выходе дифференцирующего блока 3(и нуль-органа 4) отсутствует, чтоприводит к сохранению сигнала навыходе логического элемента НЕ 5.Это приведет к тому, что на выходе логического элемента И б появляетсясигнал, который поступает на управляемые выходы одного или несколькихблоков 16 отключения, что приводитк отключению неисправного участказащищаемой линии.Предлагаемый способ позволяет свысоким быстродействием осуществитьразличение режимов короткого замыкания и пусковых токов независимоот любого соотношения этих токов,в том числе для случаев, когда величины этих токов одинаковы (и дажеесли пусковые токи превышают токикороткого замыкания),Исключение ложных срабатыванийзащиты обеспечивает нормальноефункционирование электрической сетии бесперебойное обеспечение потре-бителей энергией,