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

1 11506Устройство относится к релейнойзащите, а именно к устройствам защиты от замыканий на землю э.пектрических сетей, работающих с изолированной нейтралью. 5Известно устройство для селективной защиты от замыканий на землю,основанное на использовании наложения на сеть контрольного тока счастотой, отличающейся от промышлен- Оной, содержащее источник контрольно-,го тока, фильтр токов нулевой последовательности, тормозной блок, логический блок пусковой орган и избирательный орган Я .15Один из входов пускового органаподключен ко вторичной обмотке дугогасящего реактора, отсутствие которого в электрических сетях с изолированной нейтралью не позволяетреализовать данное устройство в указанных сетях,Наиболее близким по структуре кизобретению является устройство длязащиты от замыканий не землю в сетис изолированной нейтралью, содержащее генератор наложенного тока второй субгармоники промышленной частоты (25 Гц), фильтр токов нулевойпоследовательности, полосовой фильтрналоженного тока, удвоитель частоты,фазочувствительный блок сравненияи датчик напряжения нулевой последовательности. Работа защиты основанана сравнении фаз сигналов наложен 35ного тока от фильтра токов нулевойпоследовательности и датчика напряжения нулевой последовательности 2 .Применение блока сравнения сигналов по фазе вызывает необходимость40фазировки сигналов, согласованияфазовых характеристик и индивидуальной настройки каждого комплектаустройства защиты из-за наличия больших фазовых погрешностей фильтров45токов нулевой последовательности.Эти факторы обусловлены недостатками данного устройства, поскольку проведение указанных мероприятий в реальных условиях (монтаж и эксплуата 50ция) весьма затруднительно и требуетвысокой квалификации обслуживающегоперсонала,Цель изобретения - повышение надежности работы защиты, упрощение ее 55 наладки и эксплуатации,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от 90замыкания на землю электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее генератор наложенного тока,датчик напряжения нулевой последовательности, датчик тока нулевой последовательности, к выходу которогоподключен первый фильтр, связанныйс блоком сравнения с нулевым органом на выходе, введены формирователь сигнала, пропорционального емкостному току сети, второй фильтр,масштабирующий элемент, выпрямитель, орган блокировки и логическийэлемент И, а блок сравнения.выполнен в випе блока .сравнения абсолютных значений, к первому входу которого подключен выход первого фильтра,а ко второму входу через масштабирующий элемент, второй фильтр, формирователь сигнала, пропорциональногоемкостному .оку сеги, подсоединенвыход датчика напряжения нулевойпоследовательности, при этом к выходу вышеуказанного формирователяподключены через выпрямитель, органблокировки, второй вход элемента И,первый вход которого через нульорган блока сравнения подключен квыходу блока сравнения,Формирователь сигнала, пропорционального емкостному току сети, выполи:, в виде дифференцирующейКС-цепи, подключенной к датчикунапряжения нулевой последовательности. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства защиты; на фиг. 2 - схема выполнения формирователя сигнала.Устройство содержит источник 1 наложенного тока (25 Гц), датчик 2 тока нулевой последовательности, первый 3 и второй 4 фильтры наложенного тока, датчик 5 напряжения нулевой последовательности, блок 6 сравнения абсолютных значений, формирователь 7 сигнала, пропорционального емкостному току сети, нуль-орган 8 блока сравнения, элемент И 9, выпрямитель 10, орган 11 блокировки, масштабирующий элемент 12.В предлагаемом устройстве, основанном на использовании контрольного наложенного тока с частотой 25 Гц, в блоке б производится сравнение по абсолютной величине двух сигналов, пропорциональных соответственно току, протекающему в защищаемом присоеди1150 б 90 10 20 нении и собственному емкостному току этого присоединения, В формирователе 7 из сигнала, поступающего от датчика 5 напряжения нулевой последовательности, формируется величина, пропорциональная емкостному току сети, из которой в фильтре 4 выделяется составляющая 25 Гц и после масштабирования в элементе 12 подается в блок б сравнения абсолютных значений, где она сравнивается с другой величиной на частоте 25 Гц, выделенной в фильтре 3 и пропорциональной току нулевой последовательности в защищаемом присоединении.Формирователь 7, используемый для формирования сигнала П пропорционального емкостному току сети, может быть выполнен, в частности, в виде цепи, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и резистора (фиг. 21,). Входной сигнал, полученный от датчика 5 напряжения нулевой последователь ности, поступает на эту цепь, а выходной сигнал П снимается с указанного резистора. Параметры цепи подбираются таким образом, что в диапазоне частот работы схемы емкостное сопротивление конденсатора значительно превышает сопротивление резистора, т.е. практически данная цепь является дифференцирующей. Вполне естественно, что функции35 этой цепи могут быть выполнены любым дифференцирующим элементом, например операционным усилителем с соответствующей обратной связью.Элемент 12 осуществляет преобразование сигнала, пропорционального емкостному току сети в величину, пропорциональную собственному емкостному току защищаемого присоединения.Блок б производит сравнение йос тукающих на него сигналов, выполняя функцию вычитания. Разность сигналов с выхода блока б поступает на вход нуль-органа 8, на выходе которого появляется сигнал (в виде логической О единицы) лишь в случае превышения сигнала от фильтра 3 наложенного тока над сигналом от фильтра 4 наложенного тока.Нуль-орган 8 может быть реализо ван по любой стандартной схеме, в частности на базе операционного уси 4Орган блокировки 11 осуществляет контроль состояния цепей между устройством защиты и формирователем 7, установленным в ячейке трансформатора напряжения Ру,не допуская ложной работы устройства при обрыве проводов. Необходимость введения специального органа контроля исправности указанной цепи обусловлена тем, что расстояние между ячейкой защищаемого присоединения, где устанавливается комплект защиты, и ячейкой трансформатора напряжения, может достигнуть нескольких десятков метров, Принцип действия органа 11 блокировки основан на фиксировании исчезновения сигнала от формирователя 7 в случае обрыва проводов от него. При отсутствии замыкания на землю на выходе датчика 5 напряжения нулевой последовательности и,. соответственно, формирователя 7 обязательно имеет место напряжение с частотой 25 Гц, как правило, напряжения гармоник с частотами, кратным трем и напряжения небаланса основной частоты. При замьпсании на землю на выходе датчика 5 присутствует значительное напряжение основной частоты. Следовательно, в обоих этих режимах защиты от замыканий на землю не заблокирована и на выходе органа блокировки будет логическая единица. Только лишь при обрыве цепей сигнал от датчика 5 полностью исчезает, а на выходе органа блокировки будет логический нуль, что и используется в предлагаемом устройстве. На вхоце органа 11 блокировки установлен выпрямитель 10, который осуществляет предварительное выпрямление контролируемого сигнала.Элемент И имеет на выходе логическую единицу (т.е. подается импульс на отключение контролируемого присоединения) лишь при наличии на его входах логических единиц как со стороны нуль-органа, так и со стороны органа 11 блокировки.Блок б может быть реализован на базе стандартной диодной схемы сравнения абсолютных значений сигналов переменного тока. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При отсутствии замыкания на землю в защищаемом присоединении и при егог Составитель Н. Чутчевдактор М. Товтин Техред А,Бабинец Бутяга ректо ираж 620ударственного комим изобретений и ота, Ж, Раушская аз 2156(41ВНИИПИ Гпо дел113035, Мос Подписта СССРытий 45 Проектная иал ППП "Патен Ужгород, у 3 115069возникновении в других присоединенных сети на выходе фильтра 3 токовнулевой последовательности имеетсясигнал, определяемый емкостью данного присоединения относительно земли, Такой же сигнал имеет место ина выходе формирователя 7. Одйако,масштабирование сигналов производится таким образом, что в двух указанных режимах величина сигнала со 10стороны формирователя 7 после масштабирования в элементе 12 оказывается больше, чем от датчика 2, а разность их на выходе блока сравнения6 отрицательна. Поэтому на выходе 15нуль-органа оказывается нуль и логический блок не дает команду на отключение данного присоединения,независимо от наличия или отсутствиясигнала от органа блокировки. 20При возникновении замыкания наземлю в данном присоединении происходит резкое увеличение сигнала навыходе датчика токов нулевой после 0 бдовательности 2, из которого в фильтре 3 выделяется составляющая 25 Гц и подается ца вход блока сравнения 6 абсолютных значений, Из этого сигнала .в блоке 6 вычитается другой сигнал, пропорциональный по величине собственному емкостному току данного присоединения. Их положительная разность поступает в нуль- орган 8, на выходе которого появля.ется логическая единица. При условии исправности контрольных цепей от формирователя 7 до комплекса защиты на выходе органа блокировки11 также имеется логическая единица и элемент И 9 дает сигнал на отключение присоединения.Таким образом предлагаемое устройство для защиты от замыкания на землю электрической сети с изолированной нейтралью по сравнению сустройством-прототипом обладает более высокой надежностью, проще при наладке и эксплуатации.