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

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (111 10 2 Н 3/1 ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ НИЯ и пропо до ым сп во СССР1966,СССР197,7,СССР1979,ли чаве источока иска пряжения перемевана вторичная офазам сети трансоединенная по подключентора напрявеэда,личавведен доий ключ,тиристораотка орм ог жения ченный последова тельн ми и исполнительны ми, управн с пуск а юший вход которогм органом,ди ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1 ) Научно-исследовательскийектно-конструкторский институтче полезных ископаемых открытсобом% 834816, кл. Н 02 Н 3/16,(54) (57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОИ НЕЙТРАЛ ЬЮ, содержащее установленный на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности с включенным на выходе согласующим элементом, выход которого через пороговый элемент с изменяемой уставкой срабать вания соединен с управляющим электродом тиристора, включенного последовательно с исполнительным органом, запитанными от общего на все присоединения источника питания через элемент фиксации срабатывания исполнительных органов, пусковой орган, подключенный своим входом к выходу источника напряжения нулевой последовательности, выполненног на вторичной обмотке трансформатора напряжения по схеме разомкнутого треугольника, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем упрощения, пороговый элемент выполнен в виде последовательно соединенных основного диода, резистораи регулируемого резистора, при этом кточке соединения основного диода и резистора подключен через вновь введенный разделительный диод выход вновьвведенного преобразователя напряженияпеременного тока в напряжение постоянного тока, вход которого соединен черезвновь введенный общий размыкаюшийключ к вновь введеному общему источнику напряжения переменного тока, причем управляющий вход размыкаюшегоключа соединен с выходом вновь введенного общего на все присоединения блокауправления, входы которого соединеныс выходом пускового органа и выходомэлемента фиксации срабатывания исполнительных органов,2, Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем; что блок управлениявыполнен в виде последовательйо соединенных элементов ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ СИГНАЛА и ЗАПРЕТ, управляющий вход которого под;ключен к выходу элемента фиксации срабатывания исполнительных органов,3, Устройство по и. 1 ош е е с я тем, что в каче 4, Устройство по п. 1, о ю ш е е с я тем, что в него полнительный общий замыкаю1032510 ром. 5. Устройство по п. 1, о т л и ч а: ю ш е е с я тем, что преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного том выполнен в виДе 1Изобретение относится к электротехнике, в частности и устройствам для зашиты от однофазного замыкания на землю электроустановок с изолированной кейт раль юа5Известны устройства для защиты от замыкания на землю линий электропередачи в сетях с изолированной нейтральюЯНедостатком является то, что известные устройства имеют сложную схему1 О их реализация связана со значительным расходом контрольного кабеля, а также то, что они могут работать неселективно от действия кратковременных помех ( ).Известно также устройство для зашиты от однофазного замыкания на землю, содержащее по числу защищаемых присоединений трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП) с включенными на выходе согласующими элементами (СЭ), выходы которых связаны с управляющими электродами тиристоров, включенных последовательно с исполнителе ными органами (ИО), запитанными от источника питания, пусковой орган (ПО), подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности (ТННП), источник литания тиристоров и исполнительных органов 21Недостатком данного устройства яв- ЗО ляется то, что оно может ложно отключать неповрежденные элементы электроустановок при появлении на них сигналов, например, начальных токов нулевой последовательности, превышающих по величине,35ток спрямления тиристоров.Кроме того, при появлении отнес:и- тельно больших сигналов на входах устройства зашиты возможно повреждение тиристбров и отказ в срабатывании за О шиты.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для зашиты от замыкания на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, со держащее на каждом присоединении трансформатора напряжения и двухполупериодного выпрямителя с параллельно включенным на выходв конденсато 2трансформаторы тока нулевой последовательности, управляемые усилители в цепях управления тиристоров, включенныхпоследовательно с исполнительными органами, орган фиксации срабатывания исполнительных органов, пусковой орган,запитанный от источника напряжения нулевойпоследовательности, генератор пилообразного напряжения регулируемый источник.Устройство обладает достаточно высокойселективностью, отстроено от действиякратковременных помех, исключена возгможность повреждения тиристоров3.Однако устройство имеет сложнуюсхему (наличие генератора пилообразногонапряжения и регулируемого источника),что снижает его надежность.Цель изобретения - повьпцение надежности работы путем упрощения,Указанная цель достигается тем, чтов известном устройстве, содержащемустановленный на каждом присоединениитрансформатор тока нулевой последовательности с включенным на выходе согласующим элементом, выход которого черезпороговый элемент с изменяемой уставкойсрабатывания соединен с управляющимэлектродом тиристора, включенного последовательно с исполнительным органом,запитанными от общего на все присоединения источника питания через элементфиксации срабатывания исполнительныхорганов, пусковой орган подключенныйсвоим входом к выходу источника напряжения нулевой последовательности, выполненного на вторичной обмотке трансформатора напряжения по схеме разомкнутоготреугольника, пороговый элемент выполнен в виде последовательно соединенныхосновного диода, резистора и регулируемогорезистора, при этом к точке соединенияосновного диода и резистора подключенчерез вновь введенный разделитатьный дионвыход вновь введенного преобразователянапряжения переменного тока в напряжениепостоянного тока, вход которого соеди50 з 103 2нен через вновь введенный общий размыкающий ключ к вновь введенному общемуисточнику напряжения переменного тока,причем управляющий вход раэмыкаюшегоключа соединен с выходом вновь введенного общего нв все присоединения блокауправления, входы которого соединены свыходом пускового органа и выходомэлемен та фиксации срабатывания исполнительных органов, юПри этом блок управления выполненв виде элементов последовательно соединенных элементов ЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ СИГНАЛА и ЗАПРЕТ, управляющийвход которого подключен к выходу элемента фиксации срабатывания исполнительных органов,В качестве источника напряженияпеременного тока использована вторичная обмотка подключенного к фазам сети 20трансформатора напряжения, соединеннаяпо схеме звезда.Кроме того, дополнительный общийзамыкающий ключ, включенный последовательно с тиристорами и исполнительными органами, управляющий вход которого соединен с пусковым органом,При этом преобразователь напряженияпеременного тока в напряжение постоянного тока выполнен в виде трвнсформато- ЗОра напряжения и двухполупериодноговыпрямителя с параллельно включеннымнв выходе конденсатором;На фиг. 1 иэображсна принципиальнаясхема предлагаемого устройства; нв35фиг. 2 - устройство, его модификация,Устройство содержит трансформаторы1 и 2 тока нулевой последовательностиТТНП, защищаемые присоединения 3 и 4,согласующие элементы 5 и 6 (СЭ), ти,ристоры 7 и 8, линейные опорные элементы (ЛОЭ) 9 и 10, исполнительныеорганы 11 и 12; резистор 13, элемент 14 фиксации срабатывания исполнительных органов (ЭФСИО), замыкающий45ключ 15, источник 16 питания тиристоров и исполнительных органов, трансформатор 17 напряжения (ТН), пусковойорган 18, размыкающий ключ 19, блок20 управления (БУ),СЭ 5 и 6 состоят из согласующеготрансформатора и выпрямителя с параллельно подключенными конденсатором ирезистором.ЛОЭ 9 и 10 выполнены в виде последовательно соединенных диода и резисторов к точке соединения которых подключен выход преобразователя 21 напряжения переменного тока в нагряжение по 510 4стоннного (выпрямленного) токе (ПНН),содержащего трансформатор, двухполупериодный выпрямитель с дополнительнымдиодом и конденсатором,БУ 20 включает в себя элементыЗАДЕРЖКА ПОЯВЛЕНИЯ СИГНАЛА 22и ЗАПРЕТ 23, управляющий вход которого соединен с выходом ЭФСИО 14,Устройство работает следующим образом.При отсутствии в сети однофаэногозамыкания на землю тиристоры 7 и 8выключены, ИО 11 и 12, ЭФСИО 14,ПО 18 находятся в исходном состоянии,Ключ 15 разомкнут, ключ 1,9 замкнут,Конденсаторы ЛОЭ 9 и 10 заряжены донапряжения, величина которого выбираетсябольше максимально возможного сигналана выходе СЭ 5 и 6, Основные диодыопорных элементов 9 и 10 закрыты.При возникновении в сети однофвэногозамыкания на землю, например, наприсоединении 3 на выходах СЭ 5 и 6и соответственно на входах ЛОЭ 9 и 10появляются сигналы, пропорциональныетокам нулевой последовательности, причем на входе ЛОЭ 9 сигнал будет иметьнаибольшую величину.Одновременно появляется сигнал аавходе ПО 18 и происходит его срабатывание, а также замыкание ключа 15 и запуск элемента 22 ЗАДЕРЖКИ ПОЯВЛЕНИЯ СИГНАЛА, Сгустя небольшую выдержку времени, достаточную для заряда конденсаторов СЭ 5 и 6 до амплитудныхзначений вторичнь 1 х напряжений согласующих трансформаторов, на выходе элемента 23 ЗАПРЕТ появляется сигнал, который поступает на управляющий вход раэмыкающего ключа 19, Последний размыкается и производит отключение первичныхобмоток трансформаторов ЛОЭ 9 и 10 отвторичной обмотки ТН 17Напряжениена конденсаторах ЛОЭ 9 и 10 начнутуменьшаться по линейному закону. Постоянная времени разряда конденсатороввыбирается больше времени включениятиристоров 7 и 8, При достижении разрядным напряжением значения, равногоили меньшего значения величины сигналовна выходе СЭ 5 и 6, основные диоды 9и 10 начинают переходить в открытое(проводящее) состояние, причем первымв этом состоянии окажется диод ЛОЭ 9,поскольку на его вход подается наибольший сигнал, В результате этого первымоткрывается тиристор 7 и первым срабатывает ИО 11, Одновременно срабатывает и ЭФСИО 14, который подает сиг 1032510нал на управляюший вход элемента 23ЗАПИТ, Ключ 19 при этом замыкается,Напряжвние на выходах ПНН 21 устайав;ливается на прежнем уровне, Этим ис-:ключается возможность срабатывания тиристоров неповрежденных присоединений,После отключения поврежденного присоединения напряжение нулевой последовательности исчезает и ПО 18 возвращает Ося в исходное состояние. Ключ 1 з раз мыкается, тиристор 7 выключается, а ИО 11возврашается в исходное состояние.Аналогично устройство работает приего выполнении в соответствии сфиг, 2, когда ПНН 21 выпопнен общимна все присоединения,Введение в предлагаемое устройстволинейных опорных элементов по числузащищаемых присоединений, выподненныхна диодах и резисторах, преобразователи напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока с раэмыкающим ключом и блоком управпения позволяет создать простую и надежную зашиту от замыкания на землю, внедрение которой дает возможность повысить надежность электроснабжения потребителей и безопасность при эксплуатации электроустансвох,Устройство зашиты в состоянии реагировать как на переходные, кратковременные замыкания на землю., так и на установившиеся, Оно обладает повторностью действи яэРеализация предлагаемого ус трой с тва осуществляется на базе недорогих и несложных элементов (диодов, резисторов, конденсаторов и др,), что позволяеть зашиту выполнить надежной и простой в эксплуатации1032510 Составитель Л. ВаськоваТехред М,Тепер Корректор О, Билак ереда Редак 5 Тираж 617 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 5413/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4