Устройство для определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью

,053237 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 3(51) Н 02 М 3 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ соб мя ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени инсти тут горного дела им.А.А. Скочи н ского (53) 621,316.925 (088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 744819, кл, Н 02 Н 3/16, 1980.2. Авторское свидетельство СССР. Р 589659, кл, Н 02 Н 3/16, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее три элемен. та И и три элемента НЕ каждой из Фаз сети, выходной орган фильтра напряжений нулевой последовательности, выход которого соединен с первыми входами каждого из элементов И, а выход каждого из элементов НЕ одноименной Фазы соединен с вторым входом элемента И одноименной фазы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом, а устройство снабжено тремя блоками суммирования векторов напряженийственной и отстающей фаз сети, треблоками суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети, тремя фазосдвигающимицепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими блоками сравнения, при этом входы каждого из блоковсуммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети и блоков суммирования векторов напряженийсобственной и половины отстающей Фазсети подключены к., соответствующимсобственным и отстающим источникамфазных напряжений сети, а выходыкаждого блока суммирования векторовнапряжений собственной,и отстающейфаз сети через последовательно соединенные фазосдвигающие цепочки ипервые блоки сравнения подсоединенын третьим входам элементов И опережающих фаз сети и через вторые блокисравнения к третьим входам элементов ЯИ отстающих фаз сети, причем выходыкаждого блока суммирования векторовнапряжений собственной и половины (отстающей фаз сети через последовательно соединенные третьи блоки срав-,ффнения подключены к входам элементов фРНЕ одноименных фаз сети. Ю45 Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам дляопределения поврежденной фазы приоднофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью с целью, ее использования, например, совместно 5с быстродействующей аппаратурой защиты от поражения электрическим токомпри случайном прикосновении человека,к любой из фаз сети напряжением 1,14-10 кН, 10Известно устройство для определе.ния поврежденной фазы в трехфаэной,электрической сети с изолированнойнейтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и,по числу фаз пороговые элементы сравнения, подключенные входами к цепям,образованным путем последовательногои встречного включения вторичных об-.моток разделительных трансформаторов,подключенных первичными обмотками на 20фазные напряжения сети и промежуточ-,ного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к источнику,постоянного напряжения через формирователь добавочного вектора, состоящий 25из транзисторных ключей с параллельно включенными диодными ограничите-лями, базовые цепи которых черезфазосдвигающую цепочку подключенык фильтру напряжения нулевой последо ЗОвательности, а выходы пороговых элементов подключены к входу логического блока,Работа устройства основана напринципе формирования результирующихвекторов фаэных напряжений и добавочного вектора, модуль которого изменя-ют в зависимости от модуля векторанапряжения нулевой последовательностипо заданным математическим законами определения поврежденной фазы по 4 Оамплитудам двух результирующих векторон, соответствующих неподвижнымфазам и превышающих эталонную величину1 .Недостатком данного устройстваявляется необходимость иметь источник постоянного тока.Известно устройство для определения поврежденной фазы при однофаэныхзамыканиях на землю н сети с изолиро 5 Ованной нейтралью, содержащее фильтрнапряжения нулевой последовательности и подключенные к каждой из фазсети органы максимального напряжениявыходы которых соединены с первымивходами элементов И отстающей фазыи с вторыми входами элементов И одно.именной фазы через элементы НЕ, причем каждый из элементов И дополнительно снабжен третьим входом, ккаждому из которых подключен выходФильтра напряжения нулевой последовательности Г 2 3Недостатком известного устройстваявляется его низкая чувствительность,поскольку н области больших сопротив лений напряжение опережающей фазы Си поврежденной фазы А отличаются между собой незначительно, и практическитрудно осуществить срабатывание максимального органа опережающей Фазы Си несрабатывание максимального органа поВРежденной фазы А при большихвеличинах сопротивлений утечки и заданной установке срабатывания.Целью изобретения является повышение надежности функциониронания,устройства,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для определения поврежденной фазы при однофаэном замыкании на землю в сети в изолированнойнейтралью, содержащем три элемента Ии три элемента НЕ каждой иэ фаэ сети,выходной орган фильтра напряжения нулевой последовательности, выход которого соединен с первыми входами каждого иэ элементов И, а выход каждогоиэ элементов НЕ одноименной фазысоединен с вторым входом элемента Иодноименной фазы, каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом, а устройство снабженотремя блоками суммиронания векторовнапряжений собственной и отстающейфаэ сети, тремя блоками суммированиявекторов напряжений собственной и по-ловины отстающей фаз сети, тремяФаэосдвигающими цепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьимиблоками сравнения, при этом входыкаждого иэ блоков суммирования некто.рон напряжений собственной и отстающей фаз сети и блокон суммированиявекторов напряжений собственной иполовины отстающей фаз сети подключе".ны к соответствующим собственным иотстающим .источникам фаэных напряжений сети, а выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собстчвенной и отстающей фаз сети через.последовательно соединенные фазосдви.гающие цепочки и первые блоки сравненияподсоединены к третьим входамэлементов И опережающих фаэ сети ичерез вторые блоки сравнения - ктретьим входам элементов И отстающихфаэ сети, причем выходы каждого блока суммирования векторов напряженийсобственной и половины отстающей фаэсети через последовательно соединенные третьи блоки сравнения подключены к входам элементов НЕ одноименныхфаз сети,На фиг. 1 показана принципиальнаяэлектрическая схема устройства;на фиг, 2 - векторная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства(при замыкании на фазе А).Устройство состоит иэ блоков 1 - 3 суммирования векторов напряженийсобственной и отстающей фаэ сети,Фазосдвигающих цепочек 4 - б, первыхблоков 7 - 9 сравнения и вторых блоков 10 - 12 соавнения напряжений сФэталонной величиной, блоков 13 - 15 .суммирования векторов напряженийсобственной и половины отстающей фазсети, третьих блоков 16 - 18 сравнения с эталонной величиной, логичес ких элементов НЕ 19 - 21, логическихэлементов И 22 - 24 и выходного орга. на 25 фильтра напряжения нулевой пос. . ледовательностиПоврежденная фаза (например, фаза А) оп еделяется при следующих условиях О +й7 Е(О,г) ЕИз фйг. 2 видно, что чувствительность,устройства, ограничена дугами , 2012 12 л и 88" (цифры 12 и 8 показывают, что сигнал снимается с блоков 12и 8), образованными пересечением окружности с радиусом, равным Е( внеш-.няя окружность, где Е - Уставка сра-25батывания ),полуокружностей 12 12"и8 8 , являющимися геометрическим месг етом точек сумм. векторов напряженийА 81 40 Фаза С Сумма векторов напряжений для фа 45зы А равна 08 + 0 и (соответственно для фазы В - ПС+ ОА и для фазы. СОд + ОВ) повернута на+90 для повышения чувствительности устройства.Сумма векторов напряжений для 50ОФазы А равна ц + 8 и (соответстА 2 о"0 еенно длй фазы В - О + с ибдля фазы С - у + 4 1 введена дляС 2 фзащиты от ложных срабатываний на данной фазе при замыкании на других фазах.Устройство работает следующим образом, 60В нормальном режиме работы на входы блоков 1 - 3 и 13 - 15 сумьерО-вания подаются векторы напряжений. Суви векторов напряжений из блоков 1 - 3 подаются на блоки 10 - 1 65 в Цб,+ йд) и повернута на1Еф(С(Еи повернута на5Ф 90 /)Еб + Е 12 сравнения. Так как фазные напряжения равны между собой и сдвинуты ваугол 120 ,векторная сумма двух иапряжений равйа по модулю и противоположна по направлению третьему фазномунапряжениюЭто напряжение меньшеэталонной величины. Поэтому блоки10 - 12 сравнения не срабатывают, ина входы логических элементов И 2224 подается "О". С блоков 1 - 3 сумма вектбров двух напряжений подаетсяна фазосдвигакщие цепочкй 4 - 6, вкоторых происходит фазовый сдвигсумььг векторов наггряжений на 90против часовой стрелки. Эти сумывекторов также меньше эталонной величины. Поэтому на соответствующиевхоцы логических элементов И такжеподается, фОг с блоков 7 - 9 сравнения,Сумма напряжения собственной фазыи половины напряжения последующейфазы подается на входы блоков 16 -. 18сравнения с выходов блоков 13 - 15суммирования, которая по величинеменьше эталонной величины. Поэтому свыходов блоков 16 - 18 на входы логических элементов НЕ 19 - 21 подается"О", следовательно на первичные входы логических элементов И 22 - 24подается "1".В нормальном режиме работы .сетипри отсутствии утечки отсутствуетнапряжение нулевой последовательностиблок 25 не срабатывает, и на вторыхвходах логических элементов И 22 - 245 присутствует сигнал; равный фОф.Таким образом, при отсутствииУтечки на первых входах логическихэлементов И 22 - 24 присутствуетсигнал, равный "1", на вторых,третьих и четвертых входах - сигнал, равный нулю.При замыкании йа землю фазы Асрабатывает блок 12, так как фазноенапряжение опережающей фазы С увеличивается (в пределе до линейного,точка 12 , при глухом замыкании наземлю), и поэтому сумма напряженийОс + 0 А пРевышает УставкУ сРабатывания, Данная сумма векторов напряжений скользит по дуге 1212 л .0Сумма напряжений ц + Ь скользитА гпо дуге полуокружности 16 16 " (точка16 Г соответствует глухому заьыканиюфазы А на землю). Из фиг. 2 видно,.что при любом сопротивлении заьыкания дуга полуокружности 16 16 ф находится внутри окрУжности с радиусом,равным Е (уставка срабатывания),Значит на выходе элемента 16 при замыкании фазы А на землю сигнал всегда равен "Оф, следовательно, на выходе элемента НЕ 19 сигнал .всегдаравен "1 ф. На выходе элемента 8 сигнал равен единице, так как при замыкании фазы А на землю сумма слагае-1053237 Рс Я/рЕ алых векторов напряжений становится больше установки срабатывания (дуга полуокружности 8 8 щ, фиг. 2), и при глухом замыкании фазы А на землю сумма напряжений находится в точке 8Блок 25 срабатывает при заикании какой либо из фаз сети (в данном случае фазы А). Таким образом, на все входы логического элемента И 22 подается единица, этот эдемент срабаты вает, и определяется поврежденная фаза А На фазе В при любом сопротивлениизамыкания не срабатывает элемент 9(дуга полуокружности 99", фиг, 2),следовательно не срабатывает элемент23 Фаза С также не срабатывает при1замыкании на фазе А, так как 0 с +Й на вход логическогоОО +-у - ) элемента 24 подается "Оф от элемен.та 21,применение предлагаемого изобретения позволяет повысить надежностьи избирательность поврежденной фазы5 сети В известном устройстве при больших сопротивлениях утечки поврежден-.ная фаза определяется при превышениийапряжения опережающей фазы установкисрабатывания, а в предлагаемом устг10 ройстве поврежденная фаза определяется суммами напряжений. Высокая надежность устройства от ложных срабатываний достигается вследствие блокировок устройств по напряжению нуле 5 вой последовательности, сумме напряжения отстающей фазы и половины напряжения опережающей фазы,Указанные преимущества позволяютповысить безопасность эксплуатации20 карьерных электрических сетей напря-,жением 6 - 10 кВ,105323 Составитель Цицика Техред Т.ФанЧут ректор О. Билак акт Заказ 8 сн/5 иал ППП "Патент", гузгород, ул. Проектная, 4 7/54 Тираа НИИПИ Государстве по делам изобре113035, Москва,Ж687 Под ного комитета СССР ений и открытий 35, .Раушская иаб.,