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

)4 Н 02 Н 3/16 СУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕПЛЬСТВ А ВТОРСН(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ л. В области землю л тения - повышение л с(57) Изо электрот релейной в сети с Цель изо ретение относитсяхники и предназначзащиты от замыканиизолированной нейт1394314 типпости работы устройства путемобеспечения непрерь 1 вности его функционирования до момента отключения выключателя поврежденного присоединения,В случае возникновения замыкания наземлю, например, на присоединении 3происходит включение тиристора 11 исрабатывание исполнительного органа13 и элемента ПАМЯТЬ 32, Одновременно.срабатывает элемент фиксации срабатывания 15, который подает сигнал науправляющий вход блока управления 2 1.Ключ 20 при этом замыкается. Опорноенапряжение на управляющих входах пороговых элементов 9, 10 устанавливается на прежнем уровне, Этим исключается возможность срабатывания тиристоров и исполнительных органов неповрежденных присоединений в аварийном 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамФ для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.Пель изобретения - повышение се 5 лективности работы устройства путем обеспечения непрерывности его функционирования до момента отключения выключателя поврежденного присоединения. 1 ОНа чертеже изображена функциональная схема устройства.Устройство содержит трансформаторы 1 и 2 тока нулевой последовательности, установленные на защищаемых присоеди нениях 3 и 4 с выключателями 5 и б соответственно, согласующие элементы7 и 8 (СЭ), пороговые элементы 9 и 10с изменяемой уставкой срабатыванияПЭИУС), тиристоры 11 и 12, исполнительные органы 13 и 14 (ИО) с параллельно:подключенными конденсаторамии диодами, элемент 15 фиксации срабатывания исполнительных органов(ЭФСИО), замыкающий ключ 16, источник 17 питания тиристоров и исполнительных органов, трансформатор 18напряжения, пусковой орган 19 (ПО),размыкающий ключ 20, блок 2 1 управления (БУ), преобразователь 22 напряжения переменного тока в напряжение режиме. При прохождении напряжения,питающего тиристоры и исполнительныеорганы, через нуль тиристор 11 выключается, элемент фиксации срабатывания15 возвращается в исходное состояние,ключ 20 размыкается, напряжения наопорных входах пороговых элементов 9,10 начинают вновь уменьшаться. Вновьсрабатывает пороговый элемент 9,включается тиристор 11, На исполнительный орган 13, Который до этогомомента находился в рабочем состоянии эа счет энергии, запасенной егоконденсатором при первом включениитиристора 11, подается полное напряжение питания. Таким образом, схемаустройства работает до тех пор, покане произойдет отключения выключателя5. 1 ил. 2постоянного (выпрямленного) тока (ПНН), элемент 23 фиксации отключения выключателей поврежденных присоединений (ЭФОВ), датчики 24 и 25 контроля отключенного состояния выключателей (ДКОСВ), элемент ИЛИ 26, элемент НЕ 27.СЭ 7 и 8 состоят из согласующего трансформатора и выпрямителя с параллельно включенным на выходе конденсатором.ПЭИУС 9 и 10 выполнены в виде опорных элементов и линейных усилителей сигналов, соединенных последовательно с пороговыми элементами с фиксированной иодинаковой на все присоединения уставкой срабатывания и формирователями сигналов. ЭФСИО 15 состоит из диодов (по числу присоединений), резисторов, транзистора и стабилитрона.Источник 17 питания тиристоров и исполнительных органов состоит из источника 28 напряжения переменного тока и двухнолупериодного выпрямителя 29.БУ 21 включает в себя элементы задержки появления сигнала 30 (ЭЗПС) и запрета 31, управляющий вход которого соединен с выходами Э(ЬСИО 15 иЭФОВ 23. Последний выполнен в видеэлементов ПАМЯТЬ 32 и 33 и совпадения 34 и 35.В качестве ЛКОГВ 24 и 25 могутбыть использованы вспомогательныеконтакты этих выключателей или релеположения ОтключеноЭлементы ПАМЯТЬ 32 и 33 могут бытьвыполнены на базе указательных реле,триггеров, тиристоров, тиратронови дрУстройство работает следующим образом.При отсутствии в сети одноАазногозамыкания на землю тиристоры 11 и 12Выключены ИО 13 и 14, ЭФСИО 15, ПО19, ЭЗПС 30, элементы ПАМЯТЬ 32 и 33находятся в исходном состоянии. Ключ16 разомкнут, ключ 20 замкнут. Напряжение на опорных (нижних) входахПЭИУС 9 и 10 выбирается больше возможного сигнала на выходе СЭ 7 и 8.,Напряжение на выходе ПЭИУС 9 и 10отсутствует. Отсутствует также напряжение (сигнал) на управляющем входеБУ 21,При возникновении в сети одноАазного замыкания на землю, например наприсоединении 3, на выходах СЭ 7 и 8 30и соответственно на управляющих (верхних) входах ПЭИУС 9 и 10 появляютсясигналы, пропорциональные токам нулевой последовательности, причем навыходе ПЭИУС 9 сигнал имеет наибольшую величину, Одновременно появляетсясигнал на входе ПО 19 и происходитего срабатывание, а также замыканиеключа 16 и запуск элемента 30. В этоже время снимается сигнал с управляющих входов элементов ПАМЯТЬ 32 и 33.Спустя небольшую выдержку времени,достаточную для заряда конденсаторовСЭ 7 и 8 до амплитудных значений вторичных напряжений согласующих трансАорматоров, на выходе блока 21 появляется сигнал, который поступает науправляющий вход размыкающего ключа20, при размыкании которого напряжение на выходе ПНН 22 начинает уменьшаться по экспоненциальному закону.При достижении выходным напряжениемзначения, равного или меньшего значения величины сигналов на выходе СЭ 7и 8, на выходе ПЭИУС 9 появляетсясигнал, происходит включение тиристора 11 и срабатывание ИО 13 и элемента ПАМЯТЬ 32. Одновременно срабатывает и ЭФСИО 15, который подает сигнал на управляющий вход БУ 21, Ключ 20 при этом замыкается. Напряжение на управляющих входах ПЭИУС 9 и 10 устанавливается на прежнем уровне. Этим исключается возможность срабатывания тиристоров и исполнительных органов неповрежденных присоединений в аварийном. режиме.При прохождении напряжения, питающего тиристоры и исполнительные органы, через нуль (или близкое к нему значение) тиристор 11 выключается,ЭФСИО" 15 возвращается в исходное состояние, ключ 20 размыкается, напряжения на опорных входах ПЭИУС 9 и 10 начинают вновь уменьшаться по экспоненциальному закону, Прн достиженииэтими напряжениями значения, равногоили меньшего значения величины сигналов на выходе СЭ 7 и 8,на управляющем электроде тиристора 11 снова по" является сигнал, последний. включает"ся, при этом подается полное напряжение питания на ИО 13, который до этого момента находился в рабочем состоянин за счет энергии (заряда), запасенной его конденсатором при первом включении тиристора 11. Емкость конденсаторов, включенных параллельно ИО 13 и 14, выбирается такой, чтобыисполнительные органы работали устойчиво (без вибрации их контактов), Таким образом схема устройства работает до тех пор, пока не произойдетотключения выключателя 5.При отключении выключателя 5 отЭФОВ 23 (через элемент 26) подаетсясигнал на управляющий вход БУ 21.,ключ 20 при этом остается в эамкнутом состоянии до конца послеаварийного режима однойазного замыкания наземлю (практически до момента возврата ПО 19 в исходное напряжение), чем исключается возможность неселективного (ложного) срабатывания тиристоров и исполнительных органов неповрежденных присоединений в послеаварийном режиме одноАазного замыкания на землю, характеризующиеся наличиемзатухающих токов и напряжений нулевой последовательности.Время ее работы определяется в основном величиной собственного времени отключения используемых типов выключателей 5 и 6. Например, у масляных выключателей это время составляет порядка 120-150 мс, т,е. 12-14 полупериодов промышленной частоты, у ваку1394314 6 ВНИИПИ Заказ 2229/50 Тираж 650Подписное Произв. в ,полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,умных выключателей оно существенно (в несколько раз) меньше.При появлении в сети кратковременных замыканий (одиночных пробоев) на землю и различного рода помех уст 5 ройство приходит в действие, но из-за относительно большой величины собственного времени отключения выключателей и вследствие того, что входные 1 Осигналы тиристорами запоминаются только на ограниченное время (доля полупериода), а затем автоматически стираются (когда полуволна питающего напряжения проходит через нуль), ложного (излишнего) отключения выключателей от воздействия кратковременных импульсов (помех) не происходит.В результате такого псгстроения и алгоритма функционирования защиты достигаются одновременно селективность, помехоустойчивость и быстро" действие,Введение в устройство для защиты от однофазного замыкания на землю элемента отключения выключателей поврежденных присоединений и выполнение источника питания тиристоров и исполнительных органов в виде преобразователя напряжения переменного тока в напряжение выпрямленного двухполупериодного тока позволяет повысить надежность функционирования зациты и за счет этого сократить неоправданные отключения и простои потребйтелей электроэнергии.35 Формула из обретенияУстройство для защиты от однофазного замыкания на. землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности с подключенным к нему согласующим элементом, выход которого через пороговый элемент с изменяемой уставкой срабатывания подключен к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с исполнительным орга ном, запитанным от обц 1 его на все присоединения источника питания через 50 общий замыкающий ключ, управляющий вход которого соединен с вьгходом пускового органа, подключенного своим :входом к выходу источника напряжения нулевой последовательности, элемент 55 фиксации срабатывания исполнительных органов, входы которого подключенык анодам тиристоров, преобразовательнапряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, к одному из полюсов которого подключены опорные входы пороговых элементов с изменяемой уставкой срабатывания, общий навсе присоединения блок управления,основной вход которого соединен свыходом пускового органа, блокирующий вход функционально связан с выходом элемента фиксации срабатывания исполнительных органов, а выход соединен с управляющим входом размыкающего ключа, установленного в цепизаземления, одного из полюсов упомянутого преобразователя напряжения переменного тока в напряжение постоянноготока, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения селективностиработы устройства путем обеспечениянепрерывности его функционированиядо. момента отключения выключателяповрежденного присоединения, оно дополнено элементом фиксации отключениявыключателей поврежпенных присоединений, входы которого подключены к вы" ходам исполнительньгх органов и вновь введенных датчиков контроля отключенного состояния выключателей присоединений, и элементом ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов фиксации срабатывания исполнительных органов и фиксации отключения выклю"чателей поврежденных присоединений,а выход - к блокирующему входу блокауправления, при этом элемент фиксацииотключения выключателей поврежденныхприсоединений выполнен в виде последовательно включенных элементов совпадения и элементов ПАМЯТЬ по числуприсоединений, управляющие входы элементов ПАМЯТЬ соединены вместе и через вновь введенный элемент НЕ подключены к выходу пускового органа,вторые входы .элементов совпадениясоединены с выходами соответствующихдатчиков контроля отключенного состояния выключателей присоединения, аисточник питания тиристоров и исполнительных органов выполнен в видепреобразователя напрядения переменного тока в напряжение выпрямленногодвухполупериодного тока,