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

,.80 и 296 А 3(59 Н 02 Н 3/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ(71) Научно-исследовательский ипроектно-конструкторский институтпо добыче полезных ископаемых открытым способом(56) 1. Авторское свидетельство СССРк 896710, кл. Н 02 Н 3/16, 1980. 2. Авторское свидетельство СССРКф 1053204, кл, Н 02 Н 3/16, 1982.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ОТЗАМЫКАНИЯ НАЗЕИШО В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬВ, содержащее установленные на .каждом присоединениипоследовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности; преобразователи ток-выпрямден"ное напряжение с запоминающими элементами на Ьыходе, исполнительныеорганы на токовых реле и тиристорах,управляющие. электроды которых соединены с выходами запоминающих элементов, а катоды объединены и подключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания, выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента . "Задержка" блока управления, вход которого соединен с выходом нускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы, в него введены включенные между нейтралью сети и землей последовательно соединенные резистор, тран-сформатор тока и замыкающий ключ, управляющий вход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок управления введен элемент И, выход которого соединен с входом элемента мй "Задержка", первый вход элемента И соединен е выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подклю-: цсбр ченного.к трансформатору тока, второй вход элемента И соединен с выходом пускового органа.4 Ь30 1 1129Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамдля защиты от однофазного замыканияна землю в сетях с изолированнойнейтралью. 5Известно устройство для защиты отоднофазного замыкания на землю всотах с изолированной найтралью Ц .Однако оно имеет сложную схему,большое количество элементов ивследствие этого недостаточную надежность.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для защиты от замыкания на 15землю, содержащее установленные накаждом присоединении последовательновключенные трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП),преобразователи ток - выпрямленное 20напряжение (ПТВН) с запоминающимиЭлементами, исполнительные органы(ИО) на токовых реле и тиристорах,управляющие электроды которых соединены с выходами запоминающих элементов, а катоды объединены вместе иподключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания (БАРУС), выполненного ввиде генератора уменьшающегося напряжения (ГУН), например, на Ц-Сэлементах, и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа,управляющий вход которого через элемент управления связан с пусковыморганом (ПО), подключенным к выходутрансформатора напряжения нулевой последовательности (ТННП) 2 .Известное устройство имеет недостаточную надежность. функционнрования в случа , когда собственныйемкостный ток защищаемого присоединения соизмерим с полным током замыкания на землю, а также в том случае,когда в работе находятся только дваприсоединения, питающиеся от шин.трансформаторной подстанции,Кроме того, устройство может ложно .срабатывать от действия различныхпомех, обусловленных коммутационными 50перенапряжениями, феррорезонанснымиявлениями и т.д.Целью изобретения является повышение селективности работы устройства. 55Укаэанная, цель достигается тем,что в устройство для защиты от замы-,кания на землю, содержащее установ 686 ленные на каждом присоединении после" довательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательностир преобразователи ток - выпрямленное напряжение с запоминающими элементами на выходе, исполнительные органы на токовых реле и тиристорах, управляющие электроды которых соединены с выходами запоминающих элементов, а катоды объединены и подключены к вы-. ходу блока автоматического регулирования уетавки срабатывания, выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента "Задержка" блока управления, вход которого соединен с выходом пускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, введены включенные между нейтралью сети и землей последовательно соединенные резистор, трансформатор тока и замыкающий ключ, управляющийвход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок управления введен эле-мент И, выход которого соединен с входом элемента "Задержка", первый вход элемента И соединен с выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подключенного к трансформатору тока, второй вход элемента И соединен с выходом,пускового органа.На чертеже представлена схема устройства для защиты от замыкания на землю применительно к двум присоединениям, общее количество которых может быть любым.Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленные на присоединениях 1,2 последовательно включенные ТТНП Зр 4, ПТВН 5,6 с запоминающими конденсаторами и фильтрами высокой частоты на К-С- элементах, ИО 1,8 на токовых реле 9, 10 и тиристорах 1, 12, управляющие электроды которых соединены с выходами ПТВН 5,6, а катоды объединены вместе и подключены к выходу БАРУС 13,.выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения на резисторах 14, 15, конденсаторе 16, диоде 11 и размыкающем 18 и за3 1129мыкающем 19 ключах, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления 20, подсоединенногосвоими входами к ПО 21 и к выходуэлемента контроля тока нейтрали ЭКТН22, цепь заземления нейтрали, состоящая из резисторного элемента 23,в качестве которого могут быть использованы объемные бетэловые резисторы, трансформатора тока 24 и, 10замыкающего ключа 25 с органомуправления 26, трансформатор напряжения (ТН) нулевой последовательности 27.Блок управления 20 содержит элементы совпадения 28 и "Задержкасигнала" 29.Орган управления 26 включает всебя элемент контроля напряжениянейтрали ЭКНН 30 и пороговый элемент 2031. В качестве ЭКНН 30 использованоднофазный трансформатор напряжения,Может быть использован также делительнапряжения (емкостный, резисторныйи т.д.). 25Устройство работает следующим образом,При отсутствии в сети однофазногозамыкания на землю токовые реле 9,10, ПО 21, ЭКТН 22, элемент "ЗадержказОсигнала" 29 и ПЭ 31 находятся в исходном состоянии. Ключ 18 замкнут, аключи 19 и 25 разомкнуты. Тиристоры11, 12 закрыты, напряжения на иханодах относительно катодов равныприблизительно .нулю, поскольку кон-,денсатор 16 заряжен до напряженияисточника питания. Диоды, установлен-.ные в цепях управления тиристоров 11,12, заперты выходным напряжением 40БАРУС 13.При возникновении в сети замыкания на землю, например на присоединении 1, через поврежденное присоеди-.кение начинает течь полный ток замыкания сети на землю, а через неповрежденные - собственный емкостныйток.На вторичной обмотке ТН 27, соединенной по схеме разомкнутого треугольника, появляется напряжениенулевой последователыости. Появляется напряжение и на нейтрали сетиотносительно земли, величина которого в общем случае зависит от характе-ра повреждения (металлическое замыкание, дуговое и т.д.). Если величинакаждого иэ этих напряжений оказыва 686 4ется больше уставок срабатывания ПО21 и ПЭ 31, последние срабатывают,вследствие чего замыкается ключ 25 ипоявляется ток в цепи заземлениянейтрали, обуславливающий срабатывание ЭКТН 22. В результате этого происходит пуск элемента 29. Спустя заданную небольшую выдержку времени,которая достаточна для заряда конденсаторов ПТВН 5,6 до максимальныхзначений напряжений, на выходе элемента 29 появляется сигнал, под действием которого ключ 18 размыкается,.а ключ 19 замыкается. Напряжениена резисторе 14 начинает уменьшатьсяпо мере разряда конденсатора 16, анапряжение на анодах тиристоров 11, 12увеличивается. При достижении выходным напряжением БАРУС 13 значенияменьше выходных напряжений ПТВН 5,6через управляющие электроды тиристоров 11, 12 течет ток. Вследствие этого один из тиристоров, а именно тот,на управляющий электрод которогоподается наибольший сигнал, включается и замыкает цепь питания токового реле. В рассматриваемом случаепервым включается тиристор 11 и срабатывает реле 9, поскольку ток замыкания на землю через поврежденноеприсоединение всегда будет наибольший,При включении тиристора 11 на реюзисторе 14 вновь появляется напряжение, превышающее текущее значениевыходного напряжения генераторауменьшающегося напряжения, что приводит к запиранию диода 17 и прекращению тока через управляющие электроды тиристоров 11; 12. В такомсостоянии схема находится до техпор, пока ПО 21 и ЭКТН 22 не возвратятся в исходные состояния, т.е,по существу пока не исчезнет замыкание на землю,Аналогично устройство работаетпри замыкании на присоединении 2.Применение цепи заземления нейтрали иэ резистора 23, трансформатора тока 24 с ЭКТН 22 и ключа 25 сорганом управления 26 обеспечиваетустройству для защиты повьппение селективности. Снабжение устройствацепью заземления нейтрали увеличивает ток замыкания на землю черезповрежденное присоединение и делаетего более различимый по величине посравнению с токами через неповрежден.ные присоединения, что повышает точность выявления поврежденного присо- единения. Кроме того, это дает возможность менее критично подходить к выбору параметров отдельных элементов устройства в отношении их идентичностиУстройство приобретаетсвойство правильно функционировать в том случае, когда в работе находятся всего лишь два присоединения или когда ток поврежденного присоединения соизмерим с током неповрежденных присоединений,Кроме того, обеспечивается селективность в режимах, характеризующихся малым емкостным током замыкания на землю, например прч наличии в сети минимального количества включенных в работу присоединений (чтоособенно. часто наблюдается в сетяхкарьеров, разрезов и т.п.) при замы каниях через большое переходное сопротивление и др.Использование данного устройстваспособствует повышению надежностиэлектроснабжения потребителей иулучшению электробезопасности.Предлагаемое устройство имеетпростую схему, комплектуется из серийно выпускаемых и недорогих элементов, что позволяет создать надежную защиту от замыканий на .землю,не требующую в то же время большихзатрат на ее обслуживание и настрой- Куо9 МО/42 п "а ,Т ирак бз Подписне ород, уп,Проектная, 4