Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью

(19) (11) 171 З(51) Н 02 Н 3/1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НАЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащееустановленный на каждом присоединениитрансформатор тока нулевой последовательности, подключенный своим выходом к первому входу фазосравнивающего органа,выход которого соединен с исполнительныморганом, установленный в защищаемой сети трансформатор напряжения нулевои последовательности, выход которого функционально связан через фазовращающий орган с вторым входом фазосравнивающего органа, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности срабатывания при различных величинах переходных сопротивлений в месте замыкания на землю, оно снабжено подключенным к трем фазам сети датчиком фазных напряжений, блоком выявления повреждений фазы и сумматором, причем выход трансформатора напряжения нулевой последовательности подключен к первому входу блока выявления поврежденной фазы и первому входу блока выявления поврежденной фазы и первому входу сумматора, выход сумматора подключен к входу фазовращающего органа, выходы датчика фазных напряжений подключены к фазным входам блока выявления поврежденной фазы, а его выход соединен с вторым входом сум м ато ра.1072171 40 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выявления поврежденной фазы содержит фазовращающий орган, три фазосравнивающих органа, коммутирующий орган и индикатор поврежденной фазы, причем вход фазовращающего органа подключен к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выход соединен с первыми входами трех фазосравнивающих органов, выходы датчика Изобретение относится к релейной защите и предназначено для селективной защиты от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением 6,10 и 35 кВ.Известно устройство непрерывного контроля состояния изоляции и защитного отключения от утечки на землю, в котором используются фильтры тока нулевой последовательности и формирователи опорного напряжения. Устройство основано на сравнении тока нулевой последовательности линий и положительных полуволн напряжений фаз относительно земли по сдвигу фаз между ними и по амплитудам с соответствующими эталонными величинами 1.В известном устройстве ток нулевой последовательности, выделяемый трансформатором тока, поступает на один вход органа,сравнения, на второй вход которого подаются положительные полуволны напряжений фаз относительно земли, выделенные -трехфазным выпрямителем и прошедшие через активно-емкостный фильтр, а выход органа сравнения подключен к исполнительному органу. Первая измеряемая величина - ток нулевой последовательности - зависит от трех факторов: активной и реактивной проводимостей фаз относительно земли и переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю. Напряжение положительных полуволн, формируемое трехфазной выпрямительной схемой, зависит только от активной проводимости фаз относительно земли и переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю. Вследствие этого между амплитудами и фазами измеряемых величин нет функциональной связи при изменении параметров сети. По этой причине недостатком известных способа и устройства является необходимость перенастройки в процессе эксплуатации при изменении числа, длины или состояния изоляции линий, а также при замене части кабельных линий воздушными и наоборот. Кроме того, возможны,погрешфазных напряжений, подключены к вторым входам трех фазосравнивающих органов и вторым входам коммутирующего органа, первые входы которых подключены к выходам трех фазосравнивающих органов, первый выход коммутирующего органа соединен с вторым входом сумматора, а второй выход подключен к индикатору поврежденной фазы. 2ности в работе устройства в связи с тем, чтоуставка срабатывания по сдвигу фаз междуизмеряемыми величинами задается в непрерывном диапазоне, а не дискретно. Вследствие этого фазосравнивающий орган, вопервых, должен иметь возможность регулирования фазовой уставки срабатывания,вовторых, иметь высокую чувствительность, азначит, возможны ошибки при настройкеи отработке заданной уставки, что такжеявляется недостатком данного устройства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройствозащиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, осно 15 ванное на сравнении по фазе тока и напряжения нулевой последовательности, Эти двапараметра функционально связаны междусобой и характеризуют режим однофазныхзамыканий на землю. Устройство содержит2 О тРансформатор тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, функционально связанныечерез фазовращающий орган и формирователи импульсов с входами фазосравнивающего органа, выход которого соединен с ис 25 полнительным элементом 12.Однако известное устройство не обладает достаточной надежностью из-за отсутствия автоматической перенастройки уставкисрабатывания при изменяющихся в реальных условиях величинах переходного сопроЗО. тивления в месте замыкания. Кроме того, вустройстве отсутствует информация о том,какая именно фаза повреждена,Цель изобретения - повышение надежности срабатывания при различных величи. нах переходного сопротивления в месте замыкания на землю.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее установленный накаждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности, подключенный своим выходом к первому входу фазосраенивающего органа, выход которого соединен с исполнительным органом, установ107213ленный в зашишаемой сети трансформаторнапряжения нулевой последовательности,выход которого функционально связан черезфазоврашаюший орган с вторым входомфазоврашаюшего органа, снабжено подключенным к трем фазам сети датчиком фазнырнапряжений, блоком выявления поврежденной фазы и сумматором, причем выход трансформатора напряжения нулевой последовательности подключен к первому входу блокавыявления поврежденной фазы и первому 1 Овходу сумматора, выход сумматора подключен к входу фазоврашаюшего органа, выходы датчика фазных напряжений подключены к фазным входам блока выявления поврежденной фазы, а его выход соединен свторым входом сумматора.15При этом блок выявления поврежденнойфазы содержит фазоврашающий орган, трифазосравнивающих органа, коммутируюшийорган и индикатор поврежденной фазы, причем вход фазоврашаюшего органа подключен к выходу трансформатора напряжениянулевой последовательности, а выход соединен с первыми входами трех фазосравнивающих органов, выходы датчика фазныхнапряжений подключены к вторым входаМ.коммутирующего органа, первые входы которых подключены к водам трех фазосравниваюших органов, первый выход коммутирующего органа соединен с вторым входомсумматора,а второй выход подключен к индикатору поврежденной фазы,На фиг. 1 приведена векторная диаграмма для случая повреждения фазы А; нафиг.2 - функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит трехобмоточныйтрансформатор 1 напряжения типа НТМИ,подключаемый обычно к шинам распределительных устройств напряжением 6, 10и 35 кВ. Напряжения нулевой последовательности через первый фазоврашаюший орган 2подается на один из входов фазных фазосравнивающих органов 3, 4 и 5, на другие 4 Овходы которых подаются соответствуюшиефазные напряжения от того же трансформатора . Коммутирующий орган 6, на одиниз входов которого подаются фазные напряжения от трансформатора 1, а на вторые входы - выходные напряжения от трансформатора 1, а на вторые входы - выходные напряжения фазных фазосравнивающих органов 3, 4 и 5, подключает к сумматору 7 напряжение поврежденной фазыНа второйвход сумматора подается напряжение нулевой последовательности, которое вместе сфазным напряжением поврежденной фазычерез второй фазоврашаюший орган 8 поступает на один из входов линейных фазосравнивающих органов 9 всех. линий. На другие входы фазосравниваюших органов 9линий поступает ток нулевой последоваТельности от линейных трансформаторов 10 714тока, К выходам линейных фазосравниваюших органов подключены исполнительные органы 1. Кроме того, к выходу коммутирующего устройства подключен индикатор 12 поврежденной фазы, а к трансформатору напряжения - индикатор 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю.Фазосравниваюший орган 2, фазосравниваюшие органы 3, 4 и 5, коммутатор 6 и индикатор 12 поврежденнойфазы состав-ляют блок 14 выявления поврежденной фазы, который совместно с трансформатором 1, сумматором 7, фазовращаюшим органом 8 и индикатором 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю являются общими для всех присоединений.Устройство работает следующим образом. При однофазном за мыка н ии на землю на выходах трансформаторов тока и напряжения появляются токи 1 и ои, напряжение нулевой последовательности Оо и искаженная звезда фазных напряжений 1.) О, и Ц. Напряжение нулевой последовательности поворачивается фазоврашаюшим орга ном 2 на - 90 и поступает на входы фазосравнивающих органов 3, 4 и 5 разных фаз. При повреждении фазы А, например, повернутое на - 90 напряжение нулевой после. довательности 1)и напряжение этой фазы О будут совпадать по фазе, а напря. жение фаз В и С отстоять на 120240 и 60120 соответственно (фиг. Г). Вследствие этого фазосравниваюший орган 3 фазы А подает управляющий сигнал на коммутируюший орган 6, который подключает напряжение поврежденной фазы Од к сумматору 7. Сумматор складывает напряжение поврежденной фазы и напряжение нулевой последовательности, которые с выхода сумматора поступают на фазоврашаюгций орган 8, который поворачивает сумму двух напряжений ЗЦ, + О о на 90, в результате чего выходная величина совпадает по фазе с током нулевой последовательности 1,поврежденной линии и противоположна по фазе токам нулевой последовательности других линий 1,(фиг. 1),. При этом срабатывает фазосрачиваюший орган поврежденной линии и подает сигнал на исполнительный орган 11 своей линии. Кроме того, коммутирующий орган подает сигнал на индикатор 2 поврежденной фазы, который указывает, какая фаза повреждена. Измерительный прибор, подключенный к выходным зажимам напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, является индикатором 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю, так как величина этого напряжения функционально связана с величиной пере1072171 Составитель Л. ВаськоваТехред И. Верес Корректор В.Тираж 614 ПодписноеИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,Редактор М. РачкулинецЗаказ 11584/47ВНИИП 5ходного сопротивления, отнесенного к величине переходного сопротивления, отнесенного к величине емкостного сопротивления сети. Сумматор 7 может быть выполнен с помощью двух трансформаторов с равными коэффициентами трансформации, вторичные обмотки которых соединены последовательно. Коммутирующий орган 6 представляет собой три реле, подключенных своими обмотками к выходам фазосравнивающих органов, а замыкающие контакты этих реле подключают напряжение поврежденной фазы к сумматору.Таким образом, предлагаемое устройство для защиты от однофазного замыкания на землю обладает высокой надежностьюработы при различных величинах переходного сопротивления в месте замыкания на землю .и позволяет определить не только поврежденную линию, но и поврежденную фазу и величину переходного сопротивле О ния в месте однофазного замыкания наземлю, что выгодно отличает изобретение от аналогичных известных устройств.