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

СОЮЗ СОВЕТСИИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК гН 31 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ГОСУД АРСПО ДЕЛ стиАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Пермский политехнический интут(56) 1. Федосеев А.М.Релейная защита электрических систем. М., "Энергия", 1976, с. 355-367,2. Чернобровов Н,В, Релейная защита. М., "Энергия", 1974, с. 245.3. Авторское свидетельство СССРМф 123232, кл. Н 02 Н 3/16, 1959.4. Авторское свидетельство СССРУ 445959, кл. Н 02 Н 3/ 16 1974.5. Авторское свидетельство СССРИ 540324, кл. Н 02 Н 3/16, 1975,(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫЛИНИИ В СЕТИ С КОМПЕНСИРОВАННОЙНЕЙТРАЛЬЮ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯНА ЗЕМЛЮ, содержащее для каждой линии чувствительный элемент тока,связанный с исполнительным органом,а также коммутирующий блок, соединенный последовательно с компенсирующимдросселем, вход которого соединен с выходом блока управления тиристорами,управляемого от источника напряжениянулевой последовательности, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения селективности действиязащиты, оно дополнительно содержитдля каждой линии элемент совпадения,включенный между чувствительнымэлементом тока, выполненным с зависимой токовременной характеристикойсрабатывания, и исполнительным органом, и общий пусковой программныйорган, управляемый от источника напряжения нулевой последовательности,выход которого подключен к вторымвходам элементов совпадения всехлиний, а также блок задания асимметрии управляющих импульсов, один входкоторого соединен с выходом регулятора настройки компенсации, второй -с выходом упомянутого общего пусково-,-.го грограммного органа, а два егоразполяри выхода подключены к соответствующим разнополярным входамблока управления тиристорами, управляющий вход которого соединен свыходом регулятора настройки компенсации.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок задания асимметрии управляющих импульсов выполнен на усилителе с передаточным коэффициентом меньше единицы, к выходу которого подключен первый элемент совпадения, и на инверторе, к выходу которого подключен второй элемент совпадения, вторые входы указанных элементов совпадения подключены к выходу общего пускового органа, входы указанных усилителя и инвертора подключены к выходу регулятора настройки компенсации, а выходы элементов совпадения соединены с входами блока управления тиристорами,3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что общий пуско 1129690вой программный орган выполнен в виде последовательно соединенных синхронного двигателя, редуктора и кулачкового контакта, выход последнегослужит выходом общего пускового программного органа.4, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управ.ления тиристорами вь.полнен в видедвух формирователей управляющихимпульсов и генератора опорного напряжения, при этом первые входы указанных формирователей подключены квыходу генератора опорного напряжения, вторые входы подключены к разнополярным выходам блока заданияасимметрии, а третьи входы - к вы"ходу регулятора настройки компенсацииИзобретение относится к электротехнике а именно к устройствам защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях с компенсированной нейтралью. 5Известны для компенсированных сетей устройства зашиты, содержащие чувствительный, элемент и исполнительный орган, работа которых основана на контроле различных параметров как переходного, так и установившегося режимов замыканияК основным недостаткам этих устройств относятся возможность неселек тивного отключения поврежденного 15 участка, сложность. а также зависимость работы от степени расстойки компенсации.Известны устройства защиты компенсированных сетей, содержащие генера тор наложенного тока непромышленной частоты чувствительный элемент иГ 1 исполнительный орган 2 з и 3 ., а также устройства, содержащие дополни- тельную обмотку другогасящего реак тора, чувствительный элемент и исполнительный орган 4 "1.Недостатком этих устройств является необходимость дополнительного специального источника и вспомога тельной обмотки реактора. Кроме того, устройства обладают низкой надежкостью работы вследствие зависимосоперативного тока от емкости сети,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство защиты от однофазных замыканий на землю и компенсированной. сети, содержащее для каждой контролируемой линии чувствительный элемент тока, связанный с исполнительным органом, коммутирующии блок и блок управления тиристором и основанный на наложении на контролируемую сеть оперативного тока, содержащего гармоническую составляющую непромышленной частоты 5 3.Недостатками известного устройства являются неселективность действия, возможность ложных отключений при переходных процессах в сети, а также необходимость применения дополнительной обмотки реактора для получения оперативног;. тока.Целью изобретения является повышение селекгивности действия защиты.Поставленная цепь достигается тем, что устройство для защиты линии в сети с компенсированной нейтралью от однофазного замыкания на земпю, содержащее для каждой линии чувствительный элемент тока, связанный с исполнительным органом, а также ком3 11296 мутирующий блок, соединенный последо-" вательно с компенсирующим дросселем, вход которого соединен с выходом блока управления тиристорами, управ.". ляемого от источника напряжения нулевой последовательности, дополнительно содержит для каждой линии элемент совпадения, включенный между чувствительным элементом тока, выполненным с зависимой токовременной 10 характеристикой срабатывания, и исполнительным органом, и общий пусковой программный орган; управляемый от источника напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к вторым входам элементов совпадения всех линий, а также блок задания асимметрии управляющих импульсов, один вход которого соединей с выходом регулятора настройки 20 компенсации, второй - е выходом упомянутого общего пускового программного органа, а два его разнсполярных выхода подключены к соответствующим раэнополярным входам блока управления тиристорами, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора настройки компенсации. При этомблок задания асимметрии управляющих импульсов выполнен на усилителе с передаточным коэффициен- том меньше единицы, к выходу которого подключен первый элемент совгадения, и на инверторе, к выходу которого подключен второй элемент 35 совпадения, вторые входы указанных элементов .совпадения подключены к выходу общего пускового органа, входы указанных усилителя и инвертора подключены к выходу регулятора на стройки компенсации а выходы элементов совпадения соединены с входами блока. управления тиристорами.Общий пусковой программный орган выполнен в виде последовательно со единенных синхронного двигателя, редуктора и кулачкового контакта, выход последнего служит выходом общего пускового программного органа.Кроме того, блок управления тиристорами выполнен в виде двух формирователей управляюпх импульсов и генератора опорного напряжения, при этом первые входы указанных формирователей подключены к выходу генератора опорного напряжения, вторые входы подключены к разнопопярным выходам блока задания асимметрии, а 90третьи входы - к выходу регулятора настройки компенсации.На фиг, 1 приведена схема защиты компенсированной сети с применением предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - кривые, поясняющие работу устройства.Схема содержит (фиг.1) контролируемую линию 1, чувствительный элемент 2 тока, схему совпадения 3 исполнительпый орган 4, общий пусковой программный орган 5, содержащий синхронный двигатель 6, редуктор 7 и кулачковый контакт Ь, компенсирующий дроссель 9, коммутирующий блок 10, имеющий встречно-параллельно соединенные тиристоры, регулятор 11 настройки компенсации. Регулятор 11 состоит из генератора 12 тока повышенной частоты, усилителя постоянного тока 13, а также Формирователя 14 управляющих импульсов, содержащего формирователи управляющих импульсов 15, 16 по полупериодам, и генератора 17 опорного напряжения.На входы формирователей 15, 16 подаются сигнал управления, пропорциональный емкости сети П = Г(С)Э опорное напряжение с генератора 17, а также дополнительные сигналы управления +Ж с выхсда блока 18 задания асимметрии управляющих импульсов. Блок 18 содержит усилитель 19 с передаточным коэффициентом меньше единиць 1, инвертор 20 и элементы совпадения 21, 22. На каждой контролируемой линии один вход элемента совпадения 3 подключен на выходе чувствительного элемента тока 2, а второй ее вход связан с выходом пускового органа 5. Пусковой орган вырабатывает сигналпостоянной величины и заданной длительности.Устройство работает следующим образом.При возникновении однофазного замыкания на землю появляется напряжение нулевой последовательности По, которое подается на генератор 17 опорного напряжения. Последний вырабатывает пилообразное напряжениеПоп, синхронизированное с и подает,его на схемы 15, 16 формирования управляющих импульсов. Одновременно с этим генератор 12 и усилитель 13, включенные между сетью, и землей, контролируя величину ем 1129690кости С сети, Формируют управляющий сигнал П =- Г(С), поступающий на вход Формирователей 15 и 16. В результате сравнения сигнала Ц и вырабатываются управляющие импульсы. Импульсы поступают на управляющие электроды тиристорон блока 10, регулируя эквивалентную индуктивную проводимость дросселя 9 в резонанс с емкостью сети. При этом тиристорыв блоке 10 открываются симметрично с углами управления с и 180 + о.Ток дросселя н течение полупериода одинакв, т.е. э. = э.п, постоянная соста.нляющая тока. дросселя отсутствует, т. е, Тр = 0 (Фиг, 2), Через чувствительные элементы всех контролируемых линий при этом протекаетпеременный ток. На неповрежденныхприсоединениях ток равен собственному емкостному току, а на поврежденном - разности между суммарным током неповрежденных линий и током дросселя,При изменении емкости сети относительно земли изменяется и сигналчто приводит к увеличению илиуменьшению угла Ы Таким образом,осуществляется работа сети н режимекомпенсации,Одновременно с поступлением напряжения О на блок 17 оно подаетсяна вход пускового органа 5. В пусконом органе 5 под ноз,цействиемвступают н работу синхронный двигатель 6, который через редуктор 7 приводит н действие кулачконый контакт 8, с помощью которого и Формируетсясигнал Ол (Фиг,З) . Программой пускового органа 5 является Формирование сигнала Оп длительностью несколько периодов промышленной частоты, задаваемой положением контакта 8. Сигнал Вл с пускового органа 5 поступает на элементы 3 совпадения и на блок 18 задания асимметрии управляющих импульсов. Блок 18 выполнен на базе усилителя 19 с передаточным коэФфициентом меньше единицы, вырабатывающего сигнал + а 0 = Е О,), и иннертора 20, Ао 1 эмирующего приращение-ЬО = Ы О), Сигналом на запуск блэка18 является напряжение Ь 1 п, так какна первые входы элементов 21, 22совпадения подаются сигналы со схем19, 20, и лищь при появлении на ихвторых входах Ол на нхал блока 1 Ь,Формирования управляющих имлульсон поступают приращения сигналов + ЛО,- йОУПриращения сигналон + Л Озадаются и зависимости от величины сигнала Оу, чтобы обеспечить необходимую асимметрию управляющих импульсов и углов управления тиристорами соответственно на величину + да, При этом ток дросселя по полупериодам неодинаков,1 (Фиг.2), поэтому в нем содержится постоянная составляющая у ) 0 определенного направлениясрв течение заданного времени, равного длительности пускового импульса (Фиг,3). В устройстве защиты .Эср используется в качестве оперативного тока для определения поврежденной линии. Это возможно потому, что в сети ток дросселя протекает через место замыкания на землю, следовательно, на постоянную составляющую этого тока реагирует чувствительный элемент только поврежденной линии, 1Выходной сигнал чувствительного элемента 2 поврежденной линии пропорционален.току Эс . Он имеет определенное направление и заданную д в :";тельность, равную глительности пускового сигнала О . В схеме совпадения 3 производится сравнение этих сигналов. Если сигнал с выхода элемента тока 2 имеет заданное направление и совпадает но времени с сигналом Ол, то схема 3 срабатывает и передает сигнал на исполнительный орган 4, которнй Фиксирует наличие повреждения. Контроль совпадения сигналов во времени н предложенном устройстве обеспечивает повышение селективности действия защиты, так как позволяет отстроиться от возможных в сети бросков тока нулевой последовательности. В предложенном устройстве совпадение сигналов во времени может быть только на поврежденной линии. Применение н устройсгве защиты пускового программного органа позволяет ограничить время наложения на сеть оперативного тока, что1предотвращае.т ложные срабатывания зашиты ь се.ях с несимметрично ослабленной изоляцией, Это также даетвозможность кратковременно увеличить оперативный ток, но уменьшить эФФектинный ток н месте замыкания что способствует поньппению чунстнитель1129690 ираж 613 Подпн ИПИ Заказ 9461/ таит , г.Ужгород у ности и точности определения повреж-, денной линии.Практическое использование предложенного устройства в компенсированных сетях благодаря повышенной се лективности действия защиты исключает ложные .срабатывания заиты, неоправданные перерывы в электроснабжениии ущерб от них, повышает надежностьи электробезопасность этих сетей.