Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю

(61) Дополнительное к авт. свид-ву 8 754547 (22) Заявлено 04. 06. 80 (21) 2932890/24-0 с присоединением заявки ЭЙ -(23) ПриоритетОпубликовано 23, 05. 82. Бюллетень М Дата опубликования описания 2305,51) М./16 аудеретеенный квинтет СССР а делам нзабретеннй(72) Авторы изобретения Е. Дударев Павле онецкий ордена Трудового К политехнический инст я интел 54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕНЕННОГ ТОКА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕИЛОИзобретение относится к электротехнике и предназначено для селектив ной Фиксации единичных пробоев изоляции, дуговых и металлических замыканий фазы на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.По основному авт.св, У 754547 известно устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю, содернащее основные пороговые элементы тока и напряжения, первые входы которых подключены к датчикам тока и напряжения соответственно, а первые выходы через основной логический элемент И - к исполнительному органуКроме того, устройство содержит пороговые элементы тока и напряжения дополнительный логический элемент И и блок возврата, причем дополнительные пороговые элементы тока и напряжения по отнощению к основным выполнены разнополярными, а их входы подключены к датчикам тока и напряжения соответственно и выходы через дополнительный логический элемент И - к исполнительному органу, вторые выходы основных и дополнительных пороговых элементов тока и напряжения подключены к блокирующим входам основного и дополнительного элементов тока и напряжения соответственно, вход блока возврата подключен к дата. чику напряжения, а выходы - к дополнительным входам всех пороговых элементов.Устройство предназначено длябыстродействующего селективного обнаружения присоединения с замыканием фазы на землю по факту наличия переходных процессов в токе и напряжении нулевой последовательности. В этом устройстве вредное влияние кратковременных помех индуктированные при коммутациях и возникающие при включении холостой линии) исключается за счет отстройки по времени.Известно, что такие помехи по дли-.тельности существования не превышают 1-2 ис, поэтому при времени возврата пороговых органов 3-5 мс ивремени срабатывания исполнительного органа основного устройства10-15 мс, помехи, хотя и фиксируют.ся пороговыми органами, к срабатыванию защиты не приводят. Такая отстройка основана на тои, что кратковременное замыкание фазы на землювсегда вызывает напряжение нулевойпоследовательности, существующееболее 5 ис, Практика эксплуатацииопытной партии устройств защиты, выполненных на базе основного изобретения подтвердила достатоцностьуказанной отстройки от вышеуказанных помех по времени. Однако приэтом выявились ложные массовые срабатывания защит после отключениятрехфазных короткого замыкания (к,з,)с землей в сетях с компенсированной нейтралью, Изучение этого режииа показало, что в процессе отключения трехфазного к.з. с землей всети возникает несиииетричный реиимс появлением 31 О и 3 0,За время существования трехфаз.ного к,з, емкости фаз всей сети успевают разрядитьсл практически полностью, поэтому после погасаниядуги в одной из фаз выключателя, емкости этой Фазы начинают заряжаться,емкости двух других продолжают оставаться закороценныии до момента обрыва дуги в двух Фазах выключателя,после цего сеть становится симметричной, Ток в первой фазе выклюцателя обрывается в момент прохождения через нуль, цто при индуктивномхарактере тока соответственно максимуму напряженил этой фазы,В момент обрыва тока в первой Фазе выключателя к компенсирующей катушке прикладывается максимум половинного напряжения Фазы, поэтомуток в катушке содержит вынужденнуюсоставляющую и успевает к моментуполного отключения к.з. достигнутьмаксимума. Энергия, запасенная вкатушке к этому моменту расходуется затем в колебательном контуре,состоящем из катушки и емкости сетис частотой, близкой к 50 Гц. Это означает, что в момент полного отключения к.з. напряжение на катушке,а следовательно и напряжение смещения нейтрали составляет половину фаз ного и затем очень медленно затухает,так как активное сопротивление контура мало. Время затухания 300 может достигать нескольких секунд 13.Однако в связи с теи, что ток заряда емкостей присоединений по своему направлению соответствует направлению тока поврежденного присоединения в защитах, срабатывают одное полярные пороговые органы в цепяхтока и напряжения, длительность существующее напрянение нулевой последовательности блокирует возврат,защиты ложно срабатывают, цто вносит1 з существенную дезинформацию в аварийную ситуацию. Хотя рассмотренные помехи и возникают только при трехфазных к.з, с землей, как показалопыт с таким режиион нельзя не счищо таться по крайней иере в кабельныхсетях.Отстройка защиты от указанной помехи по времени невозможна из-за боль.шой длительности помехи, а отстройкапо величине напрлженил 3 Ор приводитк недопустимому загрублению защиты.Целью изобретения является повышение йадежности функционированиязащиты в сетях с компенсированной30 нейтралью.Указанная цель достигается тем,что устройство дополнено блокомконтроля наличия междуфазного напряжения сети выход которого соединен с входом вновь введенного дополнительного логическс 1 го элемента И,блоком контроля отсутствия междуфаз"ного напряжения, выход которого подключен через блок временной задержки к второму входу указанногодополнительного логического элемента И, выход которого соединен содним из входов блока возврата,На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит датчик 1 напряжения, на выходы которого подклю"цены разнополярные взаимноблокирующиеся пороговые элементы 2 и 3, дат.эОчик 4 тока, на выходы которого подключены такие же пороговые элементы5 и 6; выходы пороговых элементоводинаковой полярности 2,5 и 3,6 соединены соответственно с входами логических элементов И 7 и 8, выходкоторых соединен с входом исполнительного органа 9; вторые выходы пороговых элементов 2,3,5 и 6 соедине.5 9304ны с входом элемента 10 возврата,который совместно с блоком 11 блокирования возврата входит в составблока 12 возврата, который одним из,своих. входов включен на выход датчика 1 напряжения; дололнительныеблоки 13 контроля отсутствия и 14наличия напряжения, включенные своими входами на дополнительный входустройства по одному из междуфаэных 1 Онапряжений сети блока 15 временнойзадержки, включенного на выход блока 13 контроля отсутствия напряжения;дополнительный логический элементИ, на входы которого подключены вы зходы блоков 15 временной задержки иблоки 14 контроля наличия напряжения, а выход подключен на элемент10 возврата блока 12 возврата.Устройство работает следующим об. щразом.При возникновении замыкания взащищаемой зоне срабатывают пороговые элементы 2 и 5 или 3 и 6 и черезсоответствующий логический элемент уИ 7 или 8 сигнал поступает на исполнительный орган 9 и одновременнона запуск блока 12 возврата, которыйв случае замыканий блокируется поналичию напряжения нулевой последовательности. В случае кратковременных помех 1,до 5 мс) напряжение 30 Обыстро исчезает и блок возврата снимает оперативный ток, т,е, возвращает пороговые элементы в исходноесостояние и выходной орган 9 сработать не успевает,В случае длительной помехи, возникающей при отключении 3-х фазногок,э. в действие приходит дополнитель Оная цепочка устройства. Исчезновениенапряжения при 3-х фазном к.з, приводит к срабатыванию блока 13 контроля отсутствия напряжения и на еговыходе появляется сигнал, которыйподается через элемент 15 задержкина вход дополнительного логическогоэлемента И 16. После полного отключения к.з, напряжение на входе цепочки снова появляется и на второйвход логического элемента И 16 подается второй сигнал от блока 14, причем первый сигнал от элемента 13 удерживается некоторое время 17-8 мс)блоком 14 и после появления напря 55жения. Таким образом обеспечиваетсясовместное существование .сИгналовна обоих входах дополнительного логического элемента И 16. 74 6За время совместного существования этих сигналов выходной сигналэлемента 16 деблокирует блок 12 возврата независимо от величины 300 ина его входе, Устройство возвратаснимает оперативный ток и срзботав"шие пороговые органы возвращаютсяв исходное состояние, а исполнительный орган при времени действия 1015 мс не успевает сработать, Послесброса замера может сработать толькоодин из пороговых элементов 5 или 6,так как напряжение 30 о к этому времени еще велико. Однако это не приведет к срабатыванию исполнительногооргана 9 и после затухания 30 О блоквозврата вернет сработавший пороговыйорган в исходное состояние.Принцип работы блока 12 возвратасостоящего из элемента 10 возвратаи блокирования возврата 11 заключается в следующем. После срабатывания любого порогового устройства запускается элемент 10 возврата, кото.рое через некоторое время снимаетоперативный ток с пороговых элементов и вернет их в исходное состояние, если сигнал, заставивший ихсработать исчез и если напряжение30 О отсутствует. Если напряжение 30 оимеется, что указывает на устойчивость повреждения, блок 11 блокирования возврата воздействует на элемент 10 таким образом, что снятие оперативного тока может произойти толькопосле достаточного снижения напряжения.формула изобретенияУстройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землюпо авт.св. Н 754547, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционированиязащиты в сетях с компенсированнойнейтралью, оно дополнено блоком контроля наличия междуфаэного напряженил сети, выход которого соединенс входом вновь введенного дополнительного логического элемента И,блоком контроля отсутствия междуфаэ"ногб напряжения, выход которого подключен через блок временной задержки к второму входу указанного дополнительного логического элемента И,выход которого соединен с одним извходов блока возврата.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР6 754547, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.ИИПИ За лиал ППП