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

(191. (11) 11 Н 02 Н "/1 ИЯ ееС Веа Эей ч аэлем иенынов,выход ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(7 1) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 660143, кл. Н 02 Н 3/16,. 1977.2. Авторское свидетельство СССР Р 896710, кл. Н 02 Н 3/16, 1980 (2-й вариант).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее пусковой орган, подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, преобразователи ток-.выпрямленное напряжение, входы которых подключены к вторичным обмоткам датчиков тока нулевой последовательности, установленных на защищаемых присоединениях, интегрирующие цепи, подключенные своими выходами к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых соединены с исполнительными органами,при этом интегрирующие цепи эашунтированы размыкающими ключами, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления, включающего в себя элемент НЕ, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, а вход блока управления подключен к.выходу пускового .органа, вход которого соединен с трансформатором напряжения нулевой последовательности, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено по числу защищаемых присоединений последовательно. соединенными преобраэователяги напряжение-частота, й подключенными своими входами к преобф разователям ток-выпрямленное напряжение, и преобразователями частота- напряжение, на выходах которых под- С ключены упомянутые интегрирующие цепи. Устройство по п.1, о т л и- щ е е с я .тем, что входы нта ИЛИ блока управления соедис выходами исполнительных оргаа вход элемента НЕ соединен с ом пускового, органа.с35 40 Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пусковой орган, подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, преобразователи ток-выпрямленное напряжение, входы которых подключены к вторичным обмоткам датчиков тока нулевой последовательности, установленных на защищаемых присоединениях, интегрирующие цепи, подключенные своими Изобретение относится к электротехнике, в.частности к устройствамдля защиты от однофазного замыканияна землю в сети с изолированной нейтрадью.Ф 5Известно устройство для защитыч.от однофазного замыкания на землю,содержащее пусковой орган (ПО),подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности (ДННП), преобразователи ток-выпрямленное напряжение (ПТВН), входыкоторых подключены к датчикам токанулевой последовательности (ДТНП)установленным на защищаемых присоединениях,-"а выходы через пороговыеэлементы(ПЭ) связаны с исполнительными органами (ИО) 11.Недостаток известного устройства - возможность неселективногосрабатывания от действия импульсныхпомех, а также от токов переходногорежима. Кроме того, оно имеет ограниченную чувствительность, котораязависит от параметров применяемых ти-г 5ристоров,Наиболее близким по техническойсути к изобретению является устройство для защить 1 от замыкания наземлю, содержащее по числу присоединений ДТНП, преобразователи ток -выпрямленное напряжение, запоминающие элементы, интегрирующие цепи сразмыкающими ключами на выходе, управляющие входы которых подключенык выходу блока управления (БУ), запускаемого от ПО по напряжению нулевой последовательности, пороговые элементы, исполнительные органыс памятью С 21Недостатками этого техническогорешения являются возможность ложнойработы при действии помех и кратко- .временных замыканиях на землю, атакже невысокое быстродействие.1 выходами к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых соединены с исполнительными органами, при этом интегрирующие цепи зашунтированы размыкающими ключами, управляющие входы которых .подключены к выходу блока управления, включающего в себя элемент НЕ, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, а вход блока управления подключен к выходу пускового органа, вход которого соединен с трансформатором напряжения нулевой последовательности, снабжено по числу защищаемых присоединений последовательно соединенными преобразователями напряжение-частота (ПНЧ), подключенными своими входами к преобразОвателям ток-выпрямленное напряжение, и преобразователями частота-напряжение (ПНЧ), на выходах которых подключены упомянутые интегрирующие цепи,Кроме того, входы элемента ИЛИ блока управления соединены с выходами исполнительных органов, а вход элемента НЕ соединен с выходом пускового органа1На чертеже приведена схема устройства для защиты от однофаэного замыкания на землю.Устройство содержит установленные на защищаемых присоединениях 1 и 2 датчики тока нулевой последовательности 3 и 4, к вторичным обмоткам которых подключены ПТВН 5 и 6; последовательно соединенные преобразователи напряжение-частота 7 и 8, под" ключенные своими входами к ПТВН 5 и 6, и преобразователи частота-напряжение 9 и 10 с интегрирующими цепями и размыкающими ключами 11 и 12 на выходе; ПЭ 13 и 14, входы которых подключены к выходам интегрирующих цепей ПЧН 9 и 10, а выходы соединены с исполнительными органами 15 и 16 на КБ-триггерах; источник опорного напряжения (ИОН) 17, выход которого подключен к вспомогательным входам ПЭ 13 и 14; ПО 18, подключенный к выходу ДННП 19; катушки (цепи) отключения 20 и 21 выключателей присоединений 1 и 2, входы которых через элементы совпадения 22 и 23 подключены к выходам ИО 15 и 16 и выходу ПО 18; блок управления,включающий элемент НЕ 24, вход которого соединен с выходом ПО 18, а выход с К-входами ИО 15 и 16, и элемент ИЛИЗО 55 25, входы которого соединены с выходами ИО 15 и 16 и выходом элемента НЕ 24, а выход - с управляющими входами ключей 11 и 12.ПТВН 5(6) состоит из трансреактора, схемы расщепления двухфазного напряжения в трехфазное, трехфаного выпрямителя и интегрирующей цепочки на КС-элементах. Выходное напряжение преобразователя пропорционально току нулевой последовательности,ПНЧ 7(8) выполнен на триггере ЦЬюитта, число импульсов на выходе которого пропорционально амплитуде входного напряжения . Триггер йчитта совмещает функции элемента сравнения и замыкающего ключа.Преобразователь частота в напряжение 9(10) с интегрирующей цепью состоит из диодов, конденсаторов, эмиттерного повторителя и размыкающегоключа. Выходное напряжение интегрирующей цепи прямо пропорционально числу поступивших на ее вход импуль" сов.ПЭ 13(14) имеет релейную характеристику, которая обеспечивается за счет положительной обратной связи.Устройство работает следующим образом.При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ПЭ 13 и 14, ИО 15 и 16 и ПО 18 находятся в исходном состоянии. Ключи 11 и 12 замкнуты. Входные транзисторы триггеров 7 и 8озакрыты выходные " открыты. При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на присоединении 1, срабатывает ПО 18 и подает сигнал на один из входов элементов совпадения 22 и 23 и на вход элемента 24. Ключи 11 и 12 размыкаются. Одновременно с этим на выходах ПТВН 5 и 6 появляются нарастающие по экспоненциальному закону выпрямленные и сглаженные напряжения. При достижении этими напряжениями значения порога срабатывания триггеров 7 и 8 (которое принимается одинаковым для всех присоединений) последние срабатывают (входные транзисторы кратковременно открываются, а выходные - закрываются) и на их выходах появляются импульсы, поступающие на входы ПЧН 9 и 10, При подаче на входы ПЧН 9 и 10 импульсов происходит заряд обоих кон 1 О 5 20 25 35 40 45 50 денсаторов через верхний диод. Напряжение на конденсаторах распределяется обратно пропорционально их емкостям, причем емкость верхнего конденсатора принимается много меньше емкости нижнего (интегрирующего конденсатора. Вследствие этого напряжение на интегрирующем конденсаторе составляет только лишь небольшую часть напряжения входного импульса. При каждом исчезновении входного импульса (т.е. во время паузы) верхний конденсатор разряжается через нижний диод и малое выходное сопротивление эмиттерного повторителя и выходное сопротивление триггера Шмитта до напряжения на нижнем конденсаторе. Поскольку верхний и нижний конденсаторы имеют одинаковые по величине, но противоположные по знаку напряжения, разность напряжений между конденсаторами становится равной нулю. В результате этого при поступлении каждого следующего импульса к нижнему конденсатору прикладывается полное входное напряжение и все ступеньки напряжения на нижнем конденсаторе имеют одинаковую величину. При достижений этими напряжениями величины опорного напряжения (порога срабатывания) ПЭ 13 и 14. последние приходят в действие, причем первым срабатывает ПЭ 13 и соответственно ИО 15 присоединения 1, поскольку через присоединение 1 протекает наибольший ток нулевой последовательности.При срабатывании ИО 15 через элемент 11 ЛИ 25 подается сигнал на управляющие входы ключей 11 и 12. Последние замыкаются. Этим исключается возможность срабатывания порогового элемента 14 неповрежденного присоединения 2После отключения выключателя присоединения 1 и исчезновения на выходе ПО 18 сигнала исполнительный орган (триггер) 15 автоматически переключается в другое состояние, и сигнал на его выходе исчезает. Устройство готово к повторному действию,Аналогично устройство работает призамыкании на присоединении 2,Введение в устройство для защитыот однофазного замыкания на землюпоследовательно соединенных преоб в3105972разователей напряжение-частота и преобразователей частота-напряжение позволяет создать более помехоустойчивую защиту, которая практически . нечувствительна к действию импульсных и других кратковременных помех,превышающих уровень сигналов срабатывания пороговых элементов в десятки" сотни раз.Устройство для защиты может быгьизготовлено на основе современнойинтегральной базы.Так как пороговые элементы имеютодинаковые для всех присоединений уставки, это упрощает настройку и наладку защиты, не требует проведения расчетов и замеров токов нулевой последовательности по каждому 5 присоединению сети, позволяет применять защиты в сетях с широким диапазоном изменения токов. Отпадает также необходимость в отстройке от бросков собственных емкостных токов 0 и токов при кратковременных замыканиях на землю, появляется возможность одновременного удовлетворения противоречивых требований по обеспечению чувствительности и се лективности, а также быстродействия.