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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОФАЗНОГО ЗАМЫКАН СЕТИ С ИЗОЛИРОВАНН (57) Использование: сеть нейтралью. Сущность; вв тов ЗАПРЕТ, НЕ и выполн ющих элементов у управляющие входы кото коммутатору, повышаетс боты устройства защиты. ЗАЩИТЫ ОТ ОДИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОЙ НЕЙТРАЛЬЮ с изолированной едением элеменением интегрируправляемыми рых подключены к я надежность ра 1 ил. треу- Бапря- уНП),блок Сментенты нои обмот гол ьника,кения нул пусковой о 24 управле ИЛИ 26, эл совпадени ПТВН трансформ ционном уоч оп аационном щим клюной цепи наковыми ы на опе- инаковые гут быть онтакты ния "Оторов и и ен в вид ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) В.Ф.Бухтояров(56) Авторское свидетельство СССР Мз 1394314, кл. Н 02 Н 3/16, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1628121, кл. Н 02 Н 3/16, 1988. Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для релейной защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.Целью изобретения является повышение надежности работы.Функциональная схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю приведена на чертеже и дана для двух присоединений, общее число которых может быть любым.Устройство содержит трансформаторы 1 и 2 тока нулевой последовательности, установленные на защищаемых присоединениях 3 и 4, преобразователи 5 и 6 тока в выпрямленное напряжение (ПТВН), интегрирующие элементы 7 и 8 (ИЭ), компараторы 9 и 10, формирователи 11 и 12 управляющих импульсов (ФУИ), тиристоры 13 и 14, исполнительные органы 15 и 16 (ИО) с конденсаторами и диодами, замыкающийюч 17, датчики 18 и 19 контроля отключено состояния выключателей присоединей (ДКОСВ), источник 20 питания исторов и исполнительных органов, нсформатор 21 напряжения со вторичкой по схеме разомкнутого являющийся источником н евой последовательности (Н рган 22 (ПО), коммутатор 23 ния (БУ), элемент НЕ 25, эле емент ПАМЯТЬ 27 и 28, элем я 29 и 30.5 и 6 состоят из промежут атора и выпрямителя на сил ителе,ИЭ 7 и 8 выполнены на оперусилителе с бС-цепью, и замыкаючом. Постоянные времени заряконденсаторов принимаются одидля всех присоединений.Компараторы 9 и 10 выполнерационном усилителеи имеют опороги (уставки) срабатывания.В качестве ДКОСВ 18 и 19 моиспользованы вспомогательныеэтих выключателей или реле полоключено".Источник 20 питания тиристполнительных органов выполндвухполупериодного вып рямител10 20 25 30 35 40 45 50 55 Коммутатор 23 выполнен в виде двух групп 31 и 32 диодов, соединенных в звезду противоположной полярности с общими объединенными точкэми, и размыкающего ключа 33.БУ 24 включает в себя элементы задержки появления сигнала 34 (ЭЗПС) и запрет 35.Устройство работает следующим образом. При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю тиристоры 13 и 14 выключены, ИО 15 и 16, ПО 22, элементы ПАМЯТЬ 27 и 28, ЭЗПС 34 находятся в исходном состоянии. Ключ 17 разомкнут, ключ 33 замкнут, на управляющие входы ИЭ 7 и 8 поступает сигнал (логический "0"). Напряжения на выходах компараторов 9 и 10 отсутствуют. Отсутствует также напряжение на управляющем входе БУ 24.При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например, на присоединении 3, срабатывает ПО 22, при этом ключ 17 замыкается, исчезает сигнал на управляющих входах элементов ПАМЯТЬ 27 и 28 и одновременно запускается ЭЗПС 34. На выходах ПТВ Н 5 и 6 появляются сигналы, пропорциональные токам нулевой последовательности. Спустя небольшую выдержку времени, на выходе элемента 34 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 33.При размыкании ключа 33 на выходах интегрирующих элементов 7 и 8 появляются напряжения, измен.ющиэся по экспоненциальному закону. Гри достижении этими напряжениями уровня, большего порога срабатывания комп,раторов 9 и 10, на выходах последних появляются сигналы, которые поступают на входы ФУИ 11 и 12. Первым появится сигнал на выходе компаратора 9, поскольку он установлен в канале защиты поврежденного присоединения, имеющего наибольший ток замыкания на землю.При появлении сигнала на входе ФУИ 1.1 включается тиристор 13, срабатывает ИО 15 и элемент ПАМЯТЬ 27. При включении тиристора 13 на управляющие входы ИЭ 7 и 8 поступает сигнал (логический "0"), Их выходные напряжения становятся близкими к нулевым значениям, Таким путем исключается возможность срабатывания компаратора 10 и включения тиристора 14,Про прохождении на ряжения, питающего тиристоры и исполнительные органы, через нуль ( или близкое к нему значение ), тиристор 13 выключается, на выходах интегрирующих элементов 7 и 8 снова появляются напряжения, которые увеличиваются по экспоненциальному закону. При достижении этими напряжениями уровня порога срабатывания компараторов 9 и 10 первым вновь срабатывает компаратор 9 и происходит включение тиристора 13.В таком режиме схема устройства работает до тех пор, пока не произойдет отключение выключателя присоединения 3, При срабатывании (отключении) выключателя на выходе датчиков 18, 19 появляется сигнал логической единицы, а на выходе элементов ПАМЯТЬ 27 и 28 сигнал логической единицы исчезает, так как исчезает сигнал на выходе пускового органа.При этом, однако, надо иметь в виду, что после отключения выключателя поврежденного присоединения сигнал на выходе пускового органа исчезает не сразу, а спустя некоторое время, после того, как в сети закончится послеаварийный режим однофазного замыкания на землю, характеризующийся низкочастотными затухающими колебаниями токов и напряжения нулевой последовательности.Из-за того, что сигнал на выходе пускового органа исчезает не мгновенно, а с определенной задержкой, с такой же задержкой появляется сигнал на выходе элемента 25 и исчезает сигнал на выходе пускового органа 22, исчезает сигнал и на выходе элемента 34. Благодаря такому алгоритму работы не происходит ложного срабатывания устройства в послеаварийном режиме однофазного замыкания на землю после отключения поврежденного присоединения,При появлении в сети кратковременных (самоликвидирующихся) замыканий на землю и различного рода помех устройство приходит в действие, но из-за относительно большого собственного времени отключения выключателей (десятки миллисекунд) и вследствие того, что входные сигналы тиристорами запоминаются на ограниченное время (доля полупериода сигнала и ромы шленной частоты), а затем автоматически "стираются" (когда полуволна питающего напряжения проходит через нуль), ложного (излишнего) отключения выключателей от воздействия кратковременных импульсов (помех) не происходит.Таким образом, предлагаемое устройство, реагирующее на величину, пропорциональную суммарному току замыкания на землю, обеспечивает защите такие свойства, как селективность, помехоустойчивость и быстродействие, а также чувствительность, При этом ее работа не зависит от изменения параметров отдельных присоединений.и сети в целом, вида однофазного замыкания на землю, фазовых и частотных1734160 35 40 45 50 55 соотношений между токами и напряжением нулевой последовательности, не требуется отстройка от собственных емкостных токов, А это, в свою очередь, способствует повышению устойчивости функционирования и безотказности работы защиты.Надежность работы также повышается за счет более простого схемного построения данного устройства, что выгодно отличает его от прототипа.Формула изобретения Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее по числу присоединений последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь тока в выпрямленное напряжение, интегрирующий элемент, компаратор и формирователь управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с исполнительным органом, запитанным через. замыкающий ключ от общего на все присоединения источника питания, выполненного в виде двухполупериодного выпрямителя и подключенного к вторичной обмотке трансформатора напряжения, соединенной по схеме "звезда", общий пусковой орган, подключенный своим входом к вторичной обмотке указанного трансформатора напряжения, соединенной по схеме "разомкнутого треугольника", а выходом - к управляющему упомянутого замыкающего ключа, общий коммутатор, подключенный первыми зажимами к анодам тиристоров и выполненный в виде двух групп диодов, со единенных в "звезду", противоположнойполярности и размыкающего ключа, включенного между общей точкой групп диодов и "землей", элементы совпадения по числу присоединений, входы которых подключе ны к выходам датчиков контроля отключенного состояния выключателей присоединений и элементов ПАМЯТЬ, общий элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами упомянутых элементов 15 совпадения, и элемент задержки, подключенный своим входом к выходу пускового органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено элементом ЗАПРЕТ, основной 20 вход которого подключен к выходу элементазадержки, а управляющий вход - к выходу элемента ИЛИ, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом размыкаю- щего ключа коммутатора, и элементом НЕ, 25 подключенным входом к выходу пусковогооргана, а выходом к управляющим входам элементов ПАМЯТЬ, при этом основные входы элементов ПАМЯТЬ подключены к выхо. дам исполнительных органов, а 30 интегрирующие элементы выполнены управляемыми, управляющие входы которых подключены к вторым зажимам коммутатора.КНТ С оизво аз 1674 ВНИИП Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5