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

СОЮЗ СОВЕТСКИХапавипивснииРЕСПУБЛИК ИЮ (11)4(51) Н 02 Н 3/16 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУФЧфСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРДО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ(56) 1. Авторское свидетельство СССВ 754547, кл. Н 02 Н 3/16, 19762. Авторское свидетельство СССРВ 964024, кл. Н 02 Н 3/16, 1981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕИЛЮ В СЕТИ С ИЗЫИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содер-. жашее преобразователь тока, вход которого подключен к датчику тока нулевой последовательности, а выходы - к первым входам основных элементов И соответствукери блоков сравнения ю- пульсов положительной и отрицательной полярностей, вторые входы которых связаны с выходами преобразователя напряжения нулевой последова : тельности, формирователь короткихимпульсов, интегратор, выход которого соединен с входом исполнительного органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем отстройкиот помех, оно снабжено элементомИЛИ, а в состав каждого из упомянутых блоков сравнения импульсов введены два дополнительных элемента И,два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, приэтом вход основного элемента И каждого из блоков сравнения импульсовсоединен через первый элемент НЕс выходом первого дополнительноГоэлемента И, первый вход которого через второйэлемент НЕ подсоединенк выходу основного элемента И, который подключен также через формирователь коротких импульсов к первомувходу второго дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности,который подключен также к вторЬмувходу нервозно дополнительного элемента И, причем выход второго дополнительного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов через введенный элемент ИЛИ соединен с входом интегратора.Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, 5Известны устройства для защиты от однофазйого замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью Ц .Недостатком таких устройств является возможность неселективного или излишнего срабатывания под действием помех, а также из-за угловых погрешностей трансформаторов тока и напряжения.Наиболее близким по технической 15 сути к предлагаемому является устройство, содержащее интегрирующий" усилитель, подсоединенный к датчику (трансформатору) тока нулевой последовательности, формирователь ко ротких импульсов, подключенный к датчику (трансформатору) напряжения ну.левой последовательности, ограничители тока и напряженная нулевой последовательности, сумматор, расширитель 25 импульсов и исполнительный орган 21 .Принцип работы устройства основан на совпадении прямоугольных импульсов длительностью, равной половине периода промышленной частоты, и пря- З 0 моугольных импульсов малой длительности.Известное устройство может неселективно срабатывать от воздействия кратковременных помех и сигналов не- баланса датчиков тока и напряжения нулевой последовательности.Кроме того, недостатком известного устройства является сложность настройки и наладки,40Цель изобретения - повышение функциональной надежности защиты путем отстройки от помех.Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от 45 одиофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее преобразователь тока входЭ которого подключен к датчику тока. нулевой последовательности, а выходы - к первым входм основных элементов И соответствующих блоков сравнения импульсов положительной и отрицатель ной полярностей, вторые входы которых связаны с выходами преобразователя напряжения нулевой последовательности, Формирователькоротких импульсов, интегратор, выход которого соединен с входом исполнительного органа, снабжено элементом ИЛИ, а всостав каждого из упомянутых блоковсравнения импульсов введены два дополнительных элемента И, два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, при этом второйвход основного элемента И каждогоиз блоков сравнения импульсов соединен через первый элемент НЕ с выходом первого дополнительногоэлемента И, первый вход которого через второй элемент НЕ подсоединен .к выходуосновного элемента И, который подключен также через формирователькоротких импульсов к первому входувторого дополнительного элемента И,второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, которыйтакже подключен к второму входупервого дополнительного элемента И,причем выход второго дополнительного элемента И каждого из блоковсравнения импульсов через введенныйэлемент ИЛИ соединен с входом интегратора,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для защиты от замыкания на землю; на фиг. 2 - ди- аграммы входных и выходных сигналов устройства, поясняющие его работу.На диаграммах обозначены:01, П - выходные. сигналы преобразователя тока, соответствующие положительнойи отрицательной полуволнам тока нулевой последовательности;П 2 э Б 2 - то жег преобразователянапряжения нулевой последовательности;11 , Б. - выходные сигналы формироУ рвателей выходных коротких импульсов;П 4, 04 - выходные сигналы блоковсравнения импульсов положительной и отрицательной полярности;11 - выходной сигнал элементаИЛИ;- выходной сигнал интегратора.Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленный на защищаемом присоединении 1 датчик 2 тока нулевой последовательности (ДТНП),.датчик 3 напряжения нуле3 136243 вой последовательности (ДТНП), преобразователи 4 и 5 соответственно тока и напряжения нулевой последовательности, входы которых подключены к выходам укаэанных датчиков, а выходы - к блокам сравнения импульсов положительной 6 и отрицательной 7 полярности (селектор), исполнительный орган (ИО) 8, вход которого через последовательно включенные 10 интегратор 9 и элемент ИЛИ 10 подсоединен к выходам блоков 6 и 7.В качестве ДННП 3 использована вторичная обмотка трансформатора напряжения нулевой последовательности, соединенная в разомкнутый треугольник,Вторичные обмотки ДТНП 2 и ДННП 3 включены таким образом, что ток нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП 2) опережает напряжение нулевой последовательности (сигнал на выходе ДННП 3), а на неповрежденном присоединении отстает. Угол сдвига между током и напряжением нулевой последовательностиоравняется приблизительно 90Преобразователи 4 н 5 преобразуют изменяющиеся во времени выходные .сигналы ДТНП 2 и ДННП 3 в прямоугольные импульсы положительной по;лярности (длительность импульсов 1 приблизительно равна половине периода) и состоят из согласующего транс,форматора 11 (12), активного фильтра ,13 (14), основной частоты, порогового элемента с детектором на входе 15 (16).Блоки сравнения имплуьсов положительной 6 и отрицательной 7 поляр,ности выполнены одинаковыми и представляют собой фазочувствительный орган, реагирующий на сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения нулевой последовательности (преобразованными положительными и инвертируемыми отрицательными полуволнами тока и напряжения).Блоки 6 и 7 содержат селектор сиг налов на двух элементах совпадения И 17 и 18 с двумя перекрестными связями с выхода одного элемента на вход другого через элементы НЕ 19 и 20, собственно формирователь 21 выходных коротких импульсов и элемент 22 совпадения выходного импульса и перекрестного сигнала. Селектор 15 20 25 30 35сигналов предназначен для выделения первоначального сигнала, поступающего от датчиков 2 и 3.Интергратор 9 интегрирует входные импульсы, чем исключается возможность ложного срабатывания устройства при появлении на его входе одного - двух случайных импульсов.Собственно формирователь 21 импульсов представляет собой логический элемент, например потенциально- импульсную ячейку по схеме однократного заряда - разряда емкости, который формирует выходной сигнал в момент исчезновения его входного сигнала.Устройство работает следующим образом.При появлении на защищаемом присоединении 1 однофазного замыкания на землю сначала появляется сигнал на выходе ДТНП 2, затем, спустя приблизительно четверть периода, сигнал на выходе ДННП 3. Если величина этих сигналов оказывается достаточной для срабатывания пороговых элементов 15 и 16, последние срабатывают и на каждом их выходе поочередно появляются положительные импульсы, следующие с частотой положительных и отрицательных полуволн тока и напряжения нулевой последовательности.При первоначальном появлении сигнала датчика 2 тока (01 или Б в за-, висимости от полярности) селектор 6(7) сигналов формирователя повторяет его и подает на вход собственно формирователя выходных коротких импульсов. Последующее воздействие11 сигнала датчика 3 напряжения 0 (02) не изменяет состояние схемы до тех1 11 пор, пока не исчезает сигнал П Щ ).Сигнал на выходе собственно формирователя выходных импульсов появляется в момент исчезновения входно 11го сигнала, Сигнал 0 (П ) на выходе блоков 6 (7) появляется только при совпадении во времени импульсов11Н(П) собственно формирователя импульсов и перекрестного сигала преобразователя 4 (датчика 3 напряжения).Таким образом, сигнал на выходе устройства появляется только в случае первоначального появления и исчезновения сигнала датчика 2 тока и наличия общей временной зоны этого сиг-, нала и сигнала датчика напряжения.3 1 При всех, других состояних входов выдача выходного (ложного) импульса исключена. Жестко заданный алгоритм работы устройства исключает выдачу ложных импульсов при перекрытии (совпадений) во времени одним сигналом датчика одного или нескольких сигналов другого датчика, например, при неисправности датчика напряжения, при переходных процессах, при действии помех и т.д. Благдаря такому алгоритму повышается точность работы и помехоустойчивость устройства.Помехоустойчивость и невосприимчивость к переходным процессам обеспечиваются также за счет применения 136243активных фильтров основной частоты,собственно формирователей импульсови сумматора (интегратора) выходныхимпульсов.5 Устройство может быть выполненонаоснове интегральных микросхем(операционных усилителей, логических элементов и др,), оно технологично в изготовлении и просто в эксплуатации. Кго применение позволитсущественно повысить надежность функционирования защиты от замыканияна землю, уменьшить ущерб от простоев оборудования и будет способство вать предупреждению электротравматизма при эксплуатации электроуста-новок.1136243 рректор;М. Розма 97/41 Тираж 620ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,аказ 10 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л. Васькоедактор А. Шандор Техред О.Ващишнна. ПодписноСССР