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

(71) Винницкий поли ститут.Кобылянсехнически н ктрическаяЛ., 1977,2. Авторск Р 279758, кл.3Авторск Р 877686, кл. свидетельство ССС02 Н 7/06, 1968.свидетельство ССС02 Н 3/16, 1980. УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕТИПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОИНЕИТРАЛЬЮ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯНА ЗЕМЛЮ, содержащее трехфазный изме-рительный трансформатор напряжения,первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к сети через первичные обмотки однофаэных измерительных трансформаторов напряже-,ния, а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтированный последовательно соединеннымикнопкой проверки и резистором, источник питания постонного тока, йервый выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напряжения, пер-, вый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке повышающего однофазного трансформатора напряжения, второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй выход укаэанного источника с заземленным выводом раздели-, тельного конденсатора,. а также кнопку возврата, подключенную к исполнительному реле, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения на- щ дежности, в него введен Г-образный четырехполюсник, состоящий из резистора и конденсатора, подключенного параллельно раеделнтельному конденсатору, шунтирующему разрядник, через последовательно соединенные ре- Д зистор укаэанного четырехполюсника и первичную обмотку повышающего трансформатора напряжения, при этом точка соединения конденсатора и резистора соединена с другим выводом укаэанного индикатора, 1065951Изобретение относится к релейной защите, а именно к устройствам для непрерывного контроля изоляции и защиты от утечек на землю общепромышленных сетей с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В, 5Для контроля сопротивления изоляции в сетях с напряжением выше 1000 В наиболее широкое распространение получило устройство, содержащее трехфазный измерительный транс форматор напряжения с двумя вторичны-обмотками, одна из которых соединена н звезду, а другая - в разомкнутый треугольник, реагирующий орган и вольтметры 1 . 15К недостаткам устройства следует отнести низкую чувствительность к замыканиям через большое переходное сопротивление, поскольку устройство реагирует на несимметрию полных про- о водимостей изоляции сети относительно земли, а емкостная проводимость, как правило, в распределительных сетях значительно превышает активную,и не реагирует на симметричное снижение сопротивления изоляции, по этим причинам может быть использовано лишь как индикатор аварийного состояния - металлического замыкания на землю. В процессе эксплуатации трансформаторы напряжения типа НТМИ часто повреждаются иэ-за воздействия перемежающейся дуги в месте повреждения.Известно также устройство, содержащее два трехфазных трансформатора напряжения, блок питания, разделительный конденсатор и релейный блок состоящий иэ органа, реагирующего преимущественно на постоянную составляющую, и органа, реагирующего на 4 О полный ток, причем первичные обмотки трансформаторов подсоединены непос" редстненно к сети, а нейтральные точки объедйнены и подсоединены через блок питания и резистор к земле, 45 вход реагирующего органа включен параллельно резистору 2 .Укаэанное устройство реагирует как на однофазную утечку, так и на симметричное снижение сопротивления изоляции, однако оно имеет перезащиту в области больших значений сопротивления изоляции, поскольку срабатывает при одном и том же значении сопротивления утечки независимо от значения сопротивления изоляции, Кроме того, устройство ненадежно в работе из"за частого повреждения трансформаторов напряжения при перемежающейся дуге, а также из-за лож ных срабатываний устройства при естественных,смещениях нейтрали и феррорезонансных явлениях.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты трех фазной сети напряжением выше 1000 Г, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, перничная обмотка которого соединена в звезду и подсоединена к сети через однофазные измерительные трансформаторы, а к земле - через повышающий трансфсрматор и разделительный конденсатор, сумматор напряжения, диод, омметр, разрядник, резистор и блок питания, причем последовательно соединенные первичная обмотка повышающего трансФорматора напряжения и разделительный конденсатор шунтнрует разрядник, сумматор напряжения первым выходом через диод подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора напряжения, вторым входом через омметр и второй выход источника питания подключен к разделительному конденсатору, а выходом - к измерительному входу исполнительного реле, параллельно контрольному входу которого включена кнопка возврата, а параллельно разряднику - последовательно соединенные кнопка проверки и резистор 3 .Недостатком данного устройства являются его ложные срабатывания или отказы в работе за счет влияния тока нулевой последовательности, протекающего по первичной обмотке повышающего трансформатора напряжения под Воздействием различных факторов (естественного смещения нейтрали, феррореэонансных явлений, несимметрии проводимостей изоляции) . Ток нулевой последовательности накладывается на ток разряда конденсатора и при возникновении утечки. Цель изобретения - повышение надежности Функционирования устройства.Поставленная цель достигается тем, что н устройство, содержащее трехфазный измерительный трансФорматор напряжения, первичная обмотка которого соединена н энеэду и подключена к сети через первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряжения, а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтиронанный последовательно соединенными кнопкой проверки и резистором, источник питания постсянного тока, первый выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напряжения, первый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке превышающего однофазного трансформатора напряжения, второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй ныход указанного источника с. заземленным выводом разделительного конденсатора, а так 1065951же кнопку возврата, подключенную кисполнительному реле, введен Г-образный четырехполюсник, состоящий изрезистора и конденсатора, подключенного параллельно разделительномуконденсатору, шунтирующему разрядник, через последовательно соединенные резистор указанного четырехполюсника и первичную обмотку повышающего трансформатора напряжения, приэтом точка соединения конденсатора и 10резистора соединена с другим выводомукаэанного индикатора.На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства,Устройство состоит из трехфазногоизмерительного трансформатора 1 напряжения, каждая фаза первичной обмотки которого подсоединена к контролируемой сети 2 через первичную обмотку однофаэного измерительного трансФорматора 3, а нейтральная точка че 2рез разделительный конденсатор 4 - кз емле, сумматора 5 напр яжения, состоящего иэ двух потенциометров б и 7один из которых подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора 8, а другой - между положительным полюсом источника 9 выпрямленного напряжения и индикатором сопротивления изоляции - омметром 10,Г-обраэного четырехполюсника 11,вход которого подключен между однимиз полюсов омметра 10 иотдельнымполюсом источника 9 выпрямленногонапряжения, а выход подключен однимиз полюсов через первичную обмотку 35повышающего трансформатора 8 и другим непосредственно к разделительному конденсатору 4, исполнительногореле 12, вход которого подключен квыходу сумматора 5 напряжения, выход ного контакта 13 исполнительного реле 12, разрядника 14, кнопки 15 проверки исполнительного реле, подключенной между нейтральной точкой первичной обмотки трехФазного измерительного трансформатора напряженийи землей через резистор 16, кнопки17 возврата исполнительного реле идиода 18.Устройство работает следующим образом. Для непрерывного контроля изоляции фаз сети относительно земли и защиты от утечек устройство подключают между фазами обесточенной сети 2 и подают переменчое напряжение на вход источника 9 выпрямленного напряжения. При исправном состоянии исполнительного реле 12 оно срабатывает от броска тока заряда раздели тельного конденсатора 4 и конден а- тора Г-образного четырехполюсника 11 и своим контактом 13 замыкае- цепь сигнализации, После проверки исправности исполнительного реле 12 путем ,65 нажатия кнопки 15 его возвращают в исходное лоложение и подают напряжение на контролируемую сеть 2.Если уровень сопротивления изоляции выше уставки срабатывания исполнительного реле 12, то оно не возбуждаетсл и по омметру 10 можно определить суммарное сопротивление изоляции всех трех Фаэ сети относительно земли, В случае, когда проводимости изоляции фаз сети не одинаковы или при феррореэонансных явлениях в нейтральном проводе измерительного трансформатора 1 появляется ток нул.вой последовательности, однако влияние его на показание омметра ограничено резистором, входящим в Г-образный четырехполюсник, и шунтированием омметра разделительным конденсатором.В случае возникновения утечки конденсатор Г-образного четырехполюсника, обладающий значительно большей емкостью по сравнению с разделительным конденсатором 4, начинает разряжаться по цепи резистор Г-образного четерехполюсника - первичная обмот са повышающего трансформатора 8 - измерительные трансформаторы 1 и 3 - сопротивление утечки - земля. При этом по первичной обмотке повышающего трансформатора будет протекать в основном ток разряда конденсатора, влияние тока нулевой последовательности от контролируемой сети переменного тока будет значительно ослаблено за счет шунтирования его через разделительный конденсатор 4 и ограничения резистором Г-образного четырехполюсника, Поэтому на потенциометре б будет возникать напряженк ., максимальное значение которого обратно пропорционально сопротивлению утечки, С другой стороны, в первоначальный момент возникновения утечки ток через потенциометр 7 в силу инерционности системы не изменяется и будет обратно пропорционален величине активного сопротивления изоляции всех трех Фаз сети относительно земли. Таким обра" эом, на вход исполнительного реле 12 с потенциометров б и 7 снимается сумма напряжений, каждое из которых отстроено от влияния тока нулевой последовательности, протекающего в нулевом проводе измерительного трансформатора под воздействием возникшей утечки. Изменяя соотношение уровней напряжения с помощью сопротивлений потенциометров б и 7 можно получить требуемую защитную характеристику и исключить ложные срабатывания реле И его несрабатывания от воздействия возникающего тока нулевой последовательности в нейтральном проводе изме" рительного трансформатора напряжения. Как показывают исследования, величина тока замыкания на землю, обусловленная трансформатором напряжения1065951 Составитель Л.ВаськоТехред А. Бабинец Редактор Ю,Кова орректор В,Бутяга акаэ 11052 54 Тираж б 19 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 35; Москва, Ж, РаушскаяПодписнотета СССРрытийаб д. 4/5 113 илиал ППП Патент, г,ужгород, ул,Проектная, 4 типа НТМИ, протекающего по его нулевому проводу, может достигать 0,12-0,14 А, Естественно, что зто снижает надежность работы и приводит к необходимости его дальнейшего совершенствования.5Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность Функционирования устройства за счет исключения влияния токов нулевой последовательности, возникающих в нейтральном проводе измерительного трансформатора напряжения, путем введенияГ"образного четырехполюсника, состоящего иэ резистора и конденсатора, иподключения первичной обмотки повышающего трансформатора между одним иэполюсов выхода Г-образного четырехполюсника и разделительным конденсатором.