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

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСК РЕСПУБЛИК 51)4 Н 02 Н 3/1 БРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом(56) Авторское свидетельство СССР Кф 1138874, кл. Н 02 Н 3/16, 1983.Авторское свидетельство СССР Кф 896710, кл . Н 02 Н 3/ 16, 1980. РОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОЗАИЫКАНИЯ НА ЗЕИЛО В СЕТИ С АННОЙ НЕЙТРАЛЬИбретение относится к э е и предназначено для ты от замыканий на землю. бретения - повышение селекГ(54) УС ФАЗНОГО ИЗОЛИРО (57) Из ротехни ной защ Цель из лектрелейОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ,ЯО 35047 тивности работы устройства. При поСс явлении замыкания на землю на присоединении 1 происходит пуск генератора 24, срабатывают компаратор 13 иКБ-триггер 15, на счетный вход счетчика 17 импульсов поступает первый импульс. В момент исчезновения импульса с генератора 24 триггеры устанавливаются в исходное состояние. Затем с появлением следующих импульсов с выхода генератора 24 заданный алгоритм работы устройства повтОряется до поступления на счетчик 17 определенного количества импульсов, после чего на выходе счетчика 17 появляется сигнал, воздействующий на исполнительный орган 19. Устройство исключает возможность ложнОй работы защиты от кратковременных и самоустраняющихся замыканий на землю, от импульсов помехи. 1 ил.1504710 3Изобретение относится к электро, технике, в чаСтности к устройствамдля защиты от однофазного замыканияна землю в сети с изолированной5нейтралью, преимущественно к распределительным сетям напряжением 6-35 кВ.Цель изобретения - повышение се, лективности устройства.На чертеже приведена функциональная схема устройства для защиты Ьтзамыкания на землю(схема дана длядвух присоединений, общее число которых может быть любым ).Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленныена присоединениях 1 и 2 трансформаторы 3 и 4 нулевой последовательности(трансформатор) напряжения нулевой 30последовательности ДННП 22, на выходекоторого включен пусковой орган (ПО)23, генератор 24 тактовых прямоугольных импульсов (ГТПИ), вход которогоподключен к выходу ПО 23, а выход - кодному из входов элемента И-НЕ 25 ичерез элемент НЕ 26 к управляющимвходам ЭУ 15 и 16 (к К-входам КБ-триггеров), элемент НЕ 27, вход которогоподключен к выходу ПО 23, а выход - к 40управляющим входам СИ 17 и 18 и ИО 19и 20, элемент 28 совпадения, подключенный входами к инверсным выходамИО 19 и 20, а выходом - к входу элемента И-НЕ 25.45ПТВН 5 (6) может быть выполнен ввиде диодно-реэисторной цепочки,включаемой параллельно выходу каждого трансформатора тока нулевой последовательности, промежуточного трансформатора с блокировочным конденса 50тором и резистором в цепи вторичнойобмотки, и выпрямителей, в качествекоторых могут быть использованы диоды, операционные усилители,Интегрирующий элемент 7(8) состоит55из резистора и конденсатора с параллельно подключенным стабилитроном,служащим для защиты входной цепи устройства от повышенных напряжений.Интегрирующие элементы на всех присоединениях имеют одинаковую постоянную времени.Ключ 9 (10) может быть выполненна транзисторах (на биполярных, полевых и т.д.).В качестве линейного усилителя11(12) применен усилитель постоянного напряжения с обратной отрицательной связью.Компараторы 13 и 14 могут бытьвыполнены на базе операционных усилителей с источником опорного напряжения, стабилитронов. Компараторыимеют одинаковый порог (уставку) срабатывания.Элементы 15 и 16 управления выполнены в виде КЫ-триггеров.Счетчик импульсов 17 (18) имееткоэффициент деления, равный 3,ИО 19(20) содержит КБ-триггер 29(30) и цепь отключения 31 (32), которая может быть выполнена с использованием тиристоров и промежуточныхр еле,В качестве ДЯНП 22 может быть использован трансформатор напряжениянулевой последовательности, емкостный делитель и т.д.ГТПИ 24 может быть выполнен припомощи астабильных таймеров на базеоперационных усилителей, логическихинтегральных микросхем. Длительностьвырабатываемых генератором 24 импульсов принимается равной или чуть большей постоянной времени интегрирующихэлементов 7 и 8.Элементы НЕ 26 и 27 служат дляустановки КЯ-триггеров 15, 16, 29,30, и СИ 17 и 18 в исходное состояние.Устройство работает следующим образом,В нормальном режиме (при отсутствии в сети однофазного замыкания наземлю) ключи 9 и 10 замкнуты, компараторы 13 и 14, ЭУ 15 и 16, счетчикиимпульсов 17 и 18, ИО 19 и 20, пусковой орган 23 и генератор 24 находятся в исходном состоянии,При однофазном замыкании на землю, например, на присоединении 1срабатывает ПО 23 и происходит пускгенератора 24, В момент появленияна выходе генератора прямоугольногоимпульса исчезает сигнал на выходеэлемента 25 совпадения и ключи 9 и 101504 710 Формула изобретенияУстройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее почислу присоединений последовательносоединенные трансформаторы тока ну левой последовательности, преобразователи ток - выпрямленное напряжение, интегрирующие элементы и ключи, к управляющим входам которыхподключен выход блока управления, 30 компараторы, первые входы которыхфункционально связаны с выходами интегрирующих элементов, а вторые подключены к источнику опорного напряжения, исполнительные органы, выполненные на КБ-триггерах, Б-входы которых функционально связаны с выходами соответствующих компараторов,прямые выходы соединены с соответствующими цепями отключения, инверсные 40 выходы подключены к входам общегоэлемента совпадения, выход которогосоединен с первым входом блока управления, пусковой орган, вход которогоподключен к датчику напряжения нулевой последовательности, а выход черезпервый элемент НЕ к К-входам упомянутых исполнительных органов, второйэлемент НЕ, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения селектив О ности работы устройства, оно снабжено1 по числу присоединений линейными усилителями постоянного тока с одинаковыми коэффициентами усиления, входыкоторых подключены к выходам соответствующих интегрирующих элементов, а выходы - к первым входам упомянутых компараторов, счетчиками им"пульсов, выходы которых подключенык 3-входам исполнительных органов,5размыкаются. Конденсаторы интегрирующих элементов 7 и 8 начинают заряжаться. Первым до порогового срабатываниязарядится конденсатор интегрирующегоэлемента 7, установленного в каналезащиты поврежденного присоединения 1,поскольку через поврежденное присоединение протекает, как правило, наибольший ток нулевой последовательности. При этом срабатывают компаратор13 и КБ-триггер 15 и на счетный входСИ 17 поступает первый импульс.При переключении КЯ-триггера 15 вдругое состояние исчезает сигнал наего инверсном выходе и соответственно на одном из входов элемента И-НЕ25, последний переключается в состояние,при котором на его выходе появляется сигнал и происходит замыканиеключей 7 и 8,В момент исчезновения на выходеГТПИ 24 импульса (паузы между импульсами) появляется сигнал на выходеэлемента НЕ 2 б и КЯ-триггеры 15 и 16устанавливаются в исходное состояние.В момент, когда на выходе генератора 24 появляются второй и последующие прямоугольные импульсы, схемаустройства начинает работать в режиме, описанном выше.Заданный режим работы схемы устройства повторяется три раза, т.е.до поступления на вход счетчика 17трех импульсов и появления на еговыходе сигнала, воздействующего наИО 19.При срабатывании исполнительногооргана 19 исчезает сигнал на одномиз входов элемента И-НЕ 25, ключи9 и 10 переходят в замкнутое состояние.В исходное (первоначальное) состояние схема устройства приходит после отключения однофазного замыканияна землю и исчезновения сигнала (на"пряжения нулевой последовательности)на выходе ПО 23.Заданный алгоритм работы устройстваисключает возможность его ложногосрабатывания от кратковременных (единичных) и самоустраняющихся однофазныхзамыканий, импульсов помехи.Устройство обладает повышенной точностью определения величины токов нулевой последовательности присоединений, в состоянии реагировать как напереходные токи, так и на установив-.шиеся (при металлических замыканиях,замыканиях через переходное сопротив-;ление, устойчивых замыканиях черездугу), т.е. устройство обладает непрерывностью и повторностью действия.Устройство имеет чувствительность,не требующую наложения на сеть дополнительных токов (активных, емкостных).Применение данного устройства враспределительных сетях напряжением6-35 кВ, в частности, питающих мощное горнодобывающее оборудование, позволяет существенно сократить его простои из-за неселективного и ложногосрабатывания защиты и повысить безопасность обслуживания электроустановок,1504 710 Составитель Л.ВаськоваТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор Л.Пчолинская Заказ 5260/5 Тираж 608 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 элементами управления на КБ-триггерах, Я-входы которых подключены к выЪодам компараторов, а прямые выходы - К счетным входам упомянутых счетчиков5 Импульсов, генератором тактовых пряМоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу пускового органа, в выход - к второму входу блока управления, выполненного на элементе И-НЕ, 10 и к входу второго элемента НЕ, выходкоторого соединен с управляющимиК-входами элементов управления, приэтом инверсные выходы элементов управления подключены к вновь введеннымдополнительным входам блока управления, а обнуляющие входы упомянутыхс .етчиков импульсов подключены к выходу первого элемента НЕ.