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

Сфвз Советсннх Сецналнстнчесюа РЕСНУбПНК(23) Приоритет Н 02 Н 3/16 Государственный комитет ссср ио делам изобретений н открытийДата опубликования описания 30.12,80(11) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫНУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙНЕЙТРАЛЬЮ Изобретение относится к элеКтроэнергетике и предназначено для осуществления направленной защиты от однофаэных замыканий на землю сетей с изолированной нейтралью напряжением 6-10-35 кВ.Известные устройства для направленной защиты содержат фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых подключены к каналам преобразования тока и напряжекия нулевой последовательности и через фазосравнивающий логический элемент подсоединены к исполнительному реле Ц.Однако такие устройства имеют невысокую надежность работы в услових нестационарных режимов сетей.Известно также устройство для направленной защиты, взятое в качестве прототипа, содержащее каналы тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых включены на входы фазочувствительного элемента, нагруженного на пороговый элемент Г 2).Это устройство обладает более высокой надежностью работы в условиях переходного процесса в период образования однофаэного замыкания в сети,.что достигается благодаряиспользованию в канале тока нулевойпоследовательности защиты эффективных методов выделения составляющейпромышленной частоты.Однако после ликвидации однофазного замыкания в сети возникаетдлительный (до 1 с) переходной.режим восстановления симметрии фаз О ных напряжений. Как показываютэкспериментальные исследования, переходный режим восстановлениясимметрии фазных напряжений сопровождается бросками свободно затухаю.5 щих колебаний тока и напряжения нулевой последовательности.Частота свободно затухающих колебанийопределяется эквивалентнойиндуктивностью нулевой послепова О тельности измерительных трансформаторов напряжения и суммарной емкостьюсети относительно земли. В реальныхсетях частотазначительно нижепромышленной (10-20 Гц), причем в 25 кривой тока нулевой последовательности отсутствуют высшие гармоникипромышленной частоты, имеющие местов режиме однофаэного замыкания.Нелинейность индуктивностей тран сформаторов напряжения способствуетобразованию гармонических компонентовн затухающем токе нулевой последовательности -3/, -5 и т.д. В рядеслучаев некоторые из них оказываютсяв,зоне прозрачности. избирательныхцепей канала тока нулевой последовательности, в частности, избирательныйусилитель промьпапенной частоты оказывается в режиме умножения частоты,К тому же наблюдается изменение фазовых соотношений между затухающимтокоми напряжением нулевой последовательности и их гармониками.Таким образом, переходной режимвосстановления симметрии фазныхнапряжений после ликвидации однофазного замыкания на землю в .сетино многих случаях является причинойложного срабатывания устройстванаправленной защиты.Целью изобретения являетсяповышение надежности фувкционирова- .20ния устройства.Для достижения этой цели устройство для направленной защиты нулевойпоследовательности от однофазногозамыкания на землю н сети с изолированной нейтралью, содержащее подключаемые к датчикам тока и напряжения нулевой последовательности каналы тока и напряжения нулевойпоследовательности, выходы которыхподсоединены ко входам фазочувствительного элемента, а выход последнего подключен к пороговому элементу,снабжено логическим элементом И иканалом высокочастотного согласования,з 5подключаемым к датчику тока нулевойпоследовательности и выполненнымн виде последовательно соединенныхфильтра верхних частот и пороговогоэлемента, причем входы логическогоэлемента И подключены к выходам4 Опороговых элементов.На чертеже представлена блок-схема устройства для направленнойзащиты от однофаэных замыканий наземлю для сетей с изолированной нейтралью,Устройство для направленнойзащиты состоит из канала тока нулевой последовательности 1; каналанапряжения нулевой последовательности р2; фазочувствительного элемента 3;порогового элемента 4; канала высокочастотного согласования 5, содержащего фильтр б верхних частот, навыход которого включен пороговый уэлемент 7; логический элемент И 8,выходной сигнал которого используется для отключения защищаемой линии Устройство работает следующим образом.Б режиме однофазного замыкания на землю каналы 1,2 и элементы 3,4 .выполняют функцию выявления направления протекания тока нулевой последовательности относительно вектора напряжения нулевой последовательности по основной гармонике промышленной частоты. В случае замыкания в защищаемой линии, на выходе порогового элемента 4 появляется логический Уровень. В режиме однофазного замыкания на землю криная тока нулевой последонательности содержит весьма высокий уровень гармоник проьвшленной частоты, который, поступая на вход канала высокочастотного согласования 5, выделяется фильтром верхних частот б и приводит к срабатыванию порогового элемента 7 канала высокочастотного согласования. Наличие на двух входах логического элемента 8 высоких логических уровней приводит к появлению на ее выходе сигнала отключения. Непосредственно после ликвидации в сети однофазного замыкания на землю спектр высокочастотных гармоник промышленной частоты в токе отсутствует. Пороговый элемент 7 возвращается в нулевое состояние, следствием чего является блокировка работы защиты по входу логического элемента И 8. Таким образом не происходит ложного отключения линии в период переходного процесса непосредственно после ликвидации однофазного замыкания в сети.Элементы 1-4 устройства могут быть выполнены на основе существующих устройств защиты, например, устройства ЗЗПИ, фильтр верхних частот б, пороговый элемент 7 выполняются по изнестным схемам, например, активный фильтр верхних частот на операционном усилителе и релейный пороговый элемент на герконе соответственно. Логический элемент И 8 может быть реализонан на основе электромагнитных реле, Частота среза фильтра верхних частот б и уставка . порогового элемента 7 выбираются из условия срабатывания по уровню высших грамоник промышпенной частоты и отстройки от гармоник свободных колебаний контура нулевой последовательности в режиме восстановления симметрии фазных напряжений. Оптимальной является частота среза 200- 300 Гц.Таким образом, устройство позволяет повысить надежность н работе за счет исключения ложных срабатываний, т.енеоправданных отключений потребителей электроэнергии 1 мбжет быть легко реализовано и создает технико"экономический эффект.Ожидаемый технико-экономический эффект от внедрения одного комплекса защиты на горнодобывающих предприятиях составит 3,0 тыс. рублей79245 ь формула изобретения Составитель О. Лисицин актор А. Купрякова ТехредМ.Табакович КорректорГ.РешетннкПодписноеСР Зак 9593/58 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва, ираж 783рственного комитета обретений и открытий Ж, Раушская наб.,4 5 филиал ППППатент , г. ужгород,. ул. Проектная,Устройство для направленной защиты нулевой последовательности от однофаэного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключаемые к датчикам Тока и напряжения нулевой послецовательности каналы тока и напрякения нулевой последовательности, Ьыходы которых подсоединены ко входам фазочувствительного элемента, а выход последнего подключен к пороговому элементу, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, оно снабжено логическим элементом И и каналом высокочастотного согласования, выполненным в виде последовательно соединенных фильтраверхних частот и порогового элемента,причем входы логического элементаИ подключены к выходам пороговыхэлементов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 5412 32, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.2. Кискачи В,М. Защита от одно. фазных замыканий на землю ЗЗП. -Описание, наладка и эксплуатация. 5 М 1972, с. 41-47.