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

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250281 (21) 3249559/24-07 131 М. КП.З Н 02 Н 3/16 с присоединением заявки М 9 Государственный комитет сс с р по делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовано 150932,Бюллетень Мо 34 Дата опубликования описания 15.09.824) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗЩИТЫ СЕТС ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ОТ ЗАМЫКАНИНА ЗЕМЛЮ2 ыпо е- е- огны ях, к ьност рмони по отние секе высокой часявающе" Изобретение относится к электротехнике, предназначено для контролязамыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, в частности сетигорнодобывакщихпредприятий,Особенностью высоковольтных сетейгорнодобывакщих предприятий является их большая разветвленность, большое количество ответственных потре;бителей, работакщих на выпрямленномтоке - источнике гармоник высокойчастоты, и эксплуатация в пожароопасной и взрывоопасной атмосфере.Известно устройство селективнойзащиты от замыкания на землю, содержащее датчик напряжения нулевойпоследовательности, датчик тока нуленой последовательности с усилителем низкой частоты на выходе и фаэочувствительный блок,.нагруженныйисполнительным органом. Устройствоселективно обнаруживает глухие эаьыканвя фазы на землю, замыканиячерез переходные сопротивления иявляется достаточно быстродействую"щим 1.1),Недостатком такого устройстваляется то, что в режиме перемежгося дугового. замыкания на землю наблюцаются отказы срабатывания в по" врежденных ответвлениях и ложная ра бота в неповрежденных.Известно также устройство направленной защиты от замыкания на землю, содержащее датчик напряжений, ну" левой последовательности и датчик тока нулевой последовательности с усилителем низкой частоты на выходе, между которым и фазочувствительным блоком, нагруженным исполнительным органом, включен избирательный детектор. Устройство селективно обнаруживает глухие замыкания фазы на землю, замыкания через переходные сопротивления и перемеживакщиеся дуговые замыкания при достаточном быстродействии 2. Ввиду того, что выход УНЧ нен однотактным, а избирател тектор - на тиристорах, возмо селективные действия в услов да в токе нулевой последовате содержится высокий уровень г 25 повышенной частоты - до 100 ношению к основйой гармонике Цель изобретения - повыше лективности при наличии в то кого уровня гармоник повышен 30 тоты.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для направленной защиты сети с изолированной нейтралью от эамыакния на землю, содержащее датчик напряжения нулевойпоследовательности и последовательно соединенные датчик тока вулевойпоследовательности, усилитель низкой частоты, избирательный детектор, блок сравнения фаз и исполнительный орган, дополнительно введен 10блок задержки, включенный между выходом датчика напряжения нулевой последовательности и вторым входомблока сравнения Фаэ, причем усилитель низкой частоты выполнен с двух-.тактным выходом, а .избирательныйдетектор содержит два последовательно соединенных входных конденсатора и два транзистора, эмиттера которых объединены и подключены к общей точке входных конденсаторов иобщей точке усилителя низкой часто. ты, коллекторы - к противоположнымвыводам указанных входных конденсаторов, а база каждого транзисторачерез резистор подключается к коллектору смежного транзистора.На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит датчик токаЗОнулевой последовательности 1,. к которому. подключен усилитель низкойчастоты 2 с двухтактными выходом,плечи которого составлены, например,иэ резисторов и разделительных конденсаторов. Избирательный детектор 3вь 1 полнен в виде последовательно включенных конденсаторов и транзисторов,база каждого из которых посредствомсопротивлений подключена к коллектору другого транзистора и к одномуиэ входов блока сравнения Фаз 4. Другой входпоследнего подключен к датчику напряжений нулевой последовательности 5 через блок задержки б, выпалненный на резисторе и конденсаторах,К выходу блока сравнения фаз 4 под"ключен исполнительный орган 7.Устройство работает следующим образом,При отсутствии однофазного повреждения в сети на выходе ДЕПП 1 и ДННП 5сигналы отсутствуют, вследствие чегоотсутствует сигнал и на выходе блока 4 .Исполнительный орган 7 находит.ся в обесточенном состоянии,55При дуговых перемежающихся замы"каниях Фазы на землю ток нулевой последовательности представляет собойпучки высокочастотных составляющихс длительностью 1 " 3 мс, а напряжение нулевой последовательности " прямоугольные импульсы, частотой, близкой к 50 Гц ( фиг.2), Причем токпротекает в момент изменения знаканапряжения нулевой последователь ности либо при его приращениях. В поврежденном ответвлении в каждый момент изменения знака напряжения нулевой последовательности первый импульс тока нулевой последовательности в пучке совпадает по направлению с напряжением (Фиг.2 ). Поэтому чтобы правильно определить поврежденный и неповрежденный участки сети при перемежакщемся дуговом замыкании достаточно с напряжением нулевой последовательности сравнить импульсы высокочастотной составляющей тока, совпадающие по направлению с первым импульсом в каждом пу%ке, что осуществляется сле - дующим образом, Ток с ДТНП 1 усиливается усилителем 2, с двухтактного выхода подается на избирательный детектор 3 и одновременно на вход блока сравнения Ааэ 4. За промежуток времени от 1 до 1 первый импульс в пучке высокочастотной сос - тавляющей тока нулевой последователь" ности приходит на левый вход блока 3Одновременно он заряжает один из своих конденсаторов, который после прохождения импульса через максимальное значение, начинает разря- жаться через один иэ своих резисторов и соответственно через вход бло ка 4 и открытый змнттер - коллекторный переход транзистора, подцерживая таким образом ток на входе блока сравнения Фаз 4, совпадающий по направлению с первым импульсом, Вто- . рой импульс обратной полярности высокочастотной составляющей тока на вход .блока 4 не поступает, так как он щунтируется открытым транзистором, который удерживается в открытом состоянии первым импульсом, зарядившим конденсатор, время разряда которого выбрано исходя из минимально возможной частоты тока ду" гового замыкания сети на землю.Третий импульс ( поЛупериОд высокочастотной составляющей блока) совпадает по направлению с первым, снова заряжает один из конденсаторов и процесс повторяется Таким образом, в блок 4 вместо высокочастотного тока поступает низкочастотный.В результате блоком 3 в поврежденном ответвлении: вырабатывается выходной сигнал, свидетельствующий о наличии повреждения, в неповрежденном ответвлении такой сигнал отсутствует.При изменении знака Напряжения нулевой последовательности такое сравнение направлений сигналов без принятия специальных мер может привести к нарущенйю полученного на выходе блока 4 результата. Чтобы предотвратить это в схему устройства введен блок задержки 6. Сдви" нув напряжение в сторону отставания получаем, что как первый, так и последующие нечетные имнулвсы вы сокочастотной составляющей тока Эр в этом пучке совпадают по Фазе с Ц, в поврежденном ответвлении и находятся в противофазе в неповрежден ных Фиг.2). Выбрав время задержки несколько большим времени существования пучков, добиваются того, что блоками 4, установленными в поврежденном и неповрежденном ответвленияМ 10 ;вырабатываются однозначные сигналынезависимо от знака напряжения нулевой последовательности, При заьыкании фазы на землю через.переходное сопротивление или при глухом 15 замыкании с малым содержанием выс.ших гармоник в токе замыкания ток и напряжение нулевой последовательности представляют собой синусоиды, сдвинутые на 90 . Входной ток дляоустройства защиты от замыканий на землю с ДТНП 1 поступает на двухтактный выход УНЧ 2, после чего раэ- нополярные сигналы поступают на вход блока 4 и избирательный детектор 3. Первый полупериод синусоидального сигнала заряжает один иэ конденсаторов, одновременно открывает соответствующий транзистор н . поступает на вход блока 4. Так как постоянная времени разряда конден" саторов выбрана значительно меньше длительности полупериода сигналов основной гармоники, то напряже- ние на этих конденсаторах, а следовательно, и на входе блока 4 практи чески повторяет входной усиленный синусьидальный сигнал. Одновременно на другой вход блока 4 поступает синусоидальное напряжение нулевой последовательности с ДННП 5. В повре. 46 жденном ответвлении сети входные сигналы блока 4 совпадают по фазе, вследствие чего на его выходе появляется сигнал, приводящий в дейст - вне исполнительный орган 7, 45В режиме заьокания фазы сети на землю с высоким уровнем гармоник повышенной частоты в токе замыкания на землю ток нулевой последова. тельности, вырабатываемый ДТНП 1, 50 представляет собой сумму токов основной гармоники 50 гД) и высокой частоты. Ток основной частоты передается избирательным детектором 3 практически без искажений. Высоко%: частотный ток избирательно детек" тируется в низкочастотный, направ-,ление которого совпадает с направлен нием первого импульса; Поэтому на вход блока 4 поступает результирующий сигнал, равный геометрической сумме первого и второго. В случае, когда первый импульс высокочастотной составляющей не совпадает стоком частотой 50 ГЦ, сигналы вычитываются, но направление их разности оказывается совпадающим с направ. лением тока 50 Гц, ибо .в реальных случаях уровень высших гармоник в токе замыкания иа землю не превышает амплитуду тока основной гармоники.Устройство позволяет четко определять как повреждения в сети с током замыкания на землю, содержащем до 100 высших гармоник, так и перемежанщиеся дуговые заввкания. Формула изобретениягустройство для направленной защиты сети с изолированной нейтральюот заьыкания на землю, содержащеедатчик напряжения нулевой последовательности и последовательно соеди"ненные датчик тока нулевой последовательности, усилитель низкой частоты, избирательный детектор, блокасравнения Фаз и исполнительный ор-ган, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения селективнос- .,ти при наличии в токе высокого уровня гармоник повышенной частоты, дополнительно введен блок . задержки,включенный между выходом датчика напряжения нулевой последовательностии вторым входом блока сравнения Фаэ,причем усилитель низкой частоты выполнен с двухтактным выходом, а избирательный детектор содержит двапоследовательно соединенных входных конденсатора и два транзистора, эмиттера которых объединены иподключены к общей точке входных конденсаторов и общей точке усилителя,низкой частоты, коллекторы - к противоположным выводамуказанных вход-,ных конденсаторов,.а база каждоготранзистора через резистор подключе-.на к коллектору смежного транзистора.Источники информации,принятие во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 172898, кл, Н 02 Н 3/16, 1963.2. Авторское свидетельсвто СССР9 748296, кл. Н 02 Н 3/16, 1980./5 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и Закаэ 7020/72 ВНИИПО Госу по делам 113035, Москв