Устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(59 Н 02 Н 3 02 Н 5 ОБРЕТЕНИ ЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИВТОРСНОМУ СВИДЕТ(71) Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства и Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 792439, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.2. Сагутдинов Р.Ш. Исследованиеи разработка емкостных преобразователей напряжения для контроля режимов электрических сетей сельскохозяйственного назначения. Автореф.насоиск. учен. степени канд, техн.наук . М 1979, с. 11-13.3. Авторское свидетельство СССРВ 746801, кл, Н 02 Н 3/16 1971,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТОДНОФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ЭЛЕКЗРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, .содержащее определитель замкнувшейсяна землю фазы, подключенный входамик аэам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих выключателей, включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной фазы, установленные на приемном кон;це каждого фидера между фазами сети .и землей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей от обрывов провода на различных участках электрической сети, каждый . фидер снабжен определителем обрыва фазы в виде трехантенного фильтра напряжений нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствую- Ей щих блоков искусственного заземления поврежденной фазы, и дополнительно введен анализатор неполнофазного режима, выполненный в виде логическо- С го блока, состоящего по числу фаз иэ элементов максимального и мини- ф мального напряжений, входные цепи которых попарно подключены к фазам сети у подстанции, а выходные цепи соединены последовательно и реализуют логические функции,У ХД)( Х У Х)(8 Х Ч Х Х Х и подключены к входам упомянутых заземляющих выключателей.Изобретение относится к защитеэлектрических сетей от неполнофазныхи несимметричных режимов работы иможет быть использовано в трехфазныхэлектрических сетях с изолированнойнейтралью, питающих потребители сельскохозяйственного назначения.Известно устройство для защитыучастка воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью отнесимметричных режимов, содержащее 1 Оустановленные по обе стороны от защищаемого объекта датчики контролярежимов, выполненные в виде антенных фильтров напряжения обратнойпоследовательности и воздействующие 15на цепи отключения потребителей исигнализации при обрыве проводапитающей линии или замыкании наземлю в сети1 ,Известно также устройство, использующее в качестве датчика контролярежимов трехантенный фильтр напряжения нулевой последовательности, позволяющее обнаруживать поврежденнуюфазу при обрыве провода питающей сети, т.е. устройство может быть использовано в качестве определителяобрыва Фазы 2 ,Недостатками этого устройстваявляется невозможность обеспеченияэлектроснабжения потребителей приобрыве провода, что приводит к длительным простоям технологическогооборудования сельскохозяйственногопроизводства, Кроме того, в местеобрыва провода длительно (до устранения повреждения) сохраняется опасность поражения электротоком людейи животных.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является уст ройство для защиты от замыкания наземлю, содержащее включенный со стороны источника питания (на подстанции) определитель замкнувшейся наземлю фазы сети, выходные замыкающие 45контакты которого включены в соответствующие цепи заземляющих выключателей с пофаэным управлением, включенных между шинами подстанций иземлей, а каждый отходящий Фидерснабжен вторым комплектом заземляющих выключателей, установленных вячейках распредустройства подстанции.При возникновении однофазного замыкания наземлю срабатывает заземляющий выключатель и соединяет поврежденную фазу с землей на шинах подстанции и в. ячейке фидера, на котором произошло замыкание, со сторонылинии. После отключения фидера эаэемляющий выключатель, установленный,в ячейке поврежденного фидера остается включенным до тех пор, пока непрекратится подпитка места замыканияЭДС выбегов синхронных двигателей, 65 чем и обеспечивается электробезопасность 3 3.Однако устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в невозможности защиты потребителей при обрывах провода на различных участках электрической сети, что не позволяет обеспечить бесперебойность электроснабжения потребителей при обрыве одного иэ проводов линии.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей при обрывах провода на различных участках электрической сети,указанная цель достигается тем, что устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее определитель замкнувшейся на землю фазы, подключенный входами к фазам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих выключателей, включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной Фазы, установленные на приемном конце каждого Фидера между фазами сети н землей, каждый Фидер снабжен определителем обрыва Фазы в виде трех- антенного Фильтра напряжения нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствующих блоков искусственного заземления поврежденной Фазы, и дополнительно введен общий анализатор неполнофазного режима, выполненный в виде логического блока, состоящего по числу Фаз из элементов максимального и минимального напряжений, входные цепи которых попарно подключены к Фазам сети у подстанции, а выходные цепи соединены последовательно и реализуют логические функцииУ=ХдХХ, У =ХХ Х, М =Х, Х Х и подключены к входам упомянутых заземляющих выключателей.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на Фиг,2 и 3 - векторные диаграммы напряжений при однофазном замыкании на землю без обрыва и за местом обрыва провода.Устройство состоит из анализатора 1 кеполнофаэного режима, включающего релейные элементы 2 - 4 максимального напряжения и элементы 5 - 7 - минимального напряжения, подключенные к источнику 8 Фаэных напряжений. Элементы 2 - 4 имеют по одному выходу911 соответственно, а элементы5 " 7 - по два выхода 12 - 17 соответственно. Укаэанные выходы соединены последовательно в три цепи вследующих сочетаниях: 9, 14, 16;10, 12, 17; 11, 13, 15. Эти цепи череэ диоды 18 - 20 подключены к приводам 21 - 23 заземляющих выключателей 24,- 26 с пофазным управлением,которые в свою очередь присоединенык шинам А, В, С подстанции.К источнику 8 фаэных напряжений 5подключены также релейные элементы27 - 29 максимального напряженияопределителя 30 замкнувшейся на землю Фазы (без обрыва провода). Элементы 27 - 29 имеют соответственно по 10два выхода - 31 и 32; 33 и 34; 35 и36, объединенных в три цепи в сочетаниях 31 и Збу 32 и 34 р 33 и 35.Эти цепи через диоды 37 - 39 подключены также к приводам 21 - 23 выключателей 24 - 26,На приемном конце линии, питающейпотребительский трансформатор 40,имеются также заземляющие выключатели 41 - 43 с пофазным управлением,присоединенные к Фазам питающейлинии. Приводы 44 - 46 выключателей41, - 43 присоединены к выходам определителя 47 обрыва фазы, установленного на приемном конце линии.25В исходном состоянии (сеть неповреждена) на выходы пороговыхэлементов 2 " 7 и 27 - 29 воздействуют номинальные фазные напряжения.При этом элементы максимального напряжения 2 - 4 и 27 - 29 не возбуждены, так как Фазного напряжения недостаточно для их срабатывания, аих выходы соответствуют логическимнулям (разомкнуты), Элементы же минимального напряжения 5 - 7 воэбуждени, но состояние их выходов 1217 также соответствует логическимнулям, так как их контакты разомкнуты. Следовательно, оперативное напряжение (от источника питания) не 40будет подаваться на приводы 21 - 23заземляющих выключателей 24 - 26.Приводы выключателей 41 - 43 такжеобесточены, вследствие того,что определитель 47 обрыва фазы не воэбужден, сеть. работает в нормальном режиме.При появлении замыкания на землю,например, в точке К Фазы А вследствие пробоя изоляции или прикосновения к Фазе заземленными предметамимодули векторов фазных напряженийнеповрежденных фаз В и С возрастают(фиг,2). и достигают порогов срабатывания релейных элементов максимального напряжения 3,4 и 28,29. При55этом их выводы 10, 11 и 33 - Зб переходят в состояние, соответствующеелогическим единицам (контакты замкну 60тые). Вследствие этого через цепь,образованную выходами 33, 35 и диодом37, оперативное напряжение приклады.вается к приводу 21 выключателя 24.Последний срабатывает и заземляетфазу А, снижая тем самым потенциалее относительно земли до значения у близкого к нулю. При этом в местеестественного .пробоя Фазы дуга гаснет, а шаговые напряжения не превышают допустимых по условиям электро-.безопасности значений. Выключатели41 - 43 не срабатывают, так как определитель 47 обрыва фазы на несимметричный режим (т,е. при замкнувшейся на землю фазе) не реагирует,В таком состоянии (фаза А искусственно замкнута на землю на подстанции) сеть может работать без нарушения электроснабжения потребителей до устранения замыкания в точке К оперативным персоналом,1При обрыве провода, например, вточке К определитель 47 обрыва фазы возбуждается и, селективно опре 2делив повредившуюся Фазу, дает черезпривод 44 команду на срабатываниевыключателя 41, Последний срабатывает и соединяет фазу А с землейсо стороны потребителя, При этом модули Фаэных напряжений в системеприобретают следующие значения(фиг.З) на поврежденной Фазе0=1 50 на неповрежденных фазахД- ф ФН.ф0 = 0 = 2 О (под фобозначеныПЬ С 2 фнмодули фазных напряжений в.нормальном режиме работы сети). Анализатор1 неполнофазного режима, установленный на подстанции, реагирует на возникающую несимметрию напряжений, аименно: элемент 2 максимального напряжения, подключенный к Фазе А источника 8 фазных напряжений возбуждается и замыкает свой выход 9 (контакт), а элементы б и 7 минимальногонапряжения вследствие снижения воздействующих на них напряжений теряютвозбуждение (отпускают якоря), аих выходные элементы 14 - 17 приобретают состояние логических единиц(контакты замыкаются). Поэтому в цепи, образованной выходными элементами 9, 14 и 16 оказываются реализованными три логические единицы и,следовательно, оперативное напряжение через диод 18 прикладывается кприводу 21 заземляющего выключателя24. Последний срабатывает и искусственно эаземляет фазу А на шинахподстанции,Вследствие этого оборванная фазаА оказывается с двух сторон - употребителя и на подстанции - заземленной, и электроснабжение потребителя осуществляется в течение времени, необходимого для устраненияповреждения оперативным персоналом,по двум ф фздоровым 1 фазам В и С иземле, При этом устраняется опасность поражения людей и животных вместе обрыва провода, так как потенциал его относительно земли близок кнулю,1034116 Уфв Вил Р НИИПИ Заказ 5637/55 Тираж 617 Подписное ППП фПатентф, г.ужгород,ул,Проектная,4 л При отключении защищаемой линии от питающей подстанции для ремонта линии устройство защиты автоматически возвращается .в исходное состояние.Таким образом предлагаемое изобретение позволяет исключить про стон технологических установок потребителя, выход иэ строя двигателей потребителя и обеспечить электробезопасность при одиофаэных повреждениях (замыканиях на землю .и обрывах проводов) в питающих линиях,