Устройство для направленной защиты нулевой последовательности от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

9) (1) РЕТЕНИ СВ ЬСТВУ К,АВТОРС щки роИа.- лю- ти- ой чом и цеп ключенным л и ч адержкиа, сосчт и конденрого подчерезательно рган проводи ы котоонал ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исслед:вательский проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного элект оборудования и Государственный кеевский ордена Октябрьской Рево ции научно-исследовательский инс тут по безопасности работ в горн промышленности(56 ) 1. Васильев И.Е., Шуцкий В.И. Обобщение опыта применения защитных устройств в шахтных электросистемах напряжением выше 1000 В, М., 1968, с, 29, рис. 18.2. Авторское свидетельство СССР М 817840, кл, Н 02 Н 3/16, 979, (54)(57) 1,УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ НУЛЕВОЙ 110 СЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬ 10, содержащее соединенные последовательно датчик тока нулевой последовательности, усилитель переменного тока и фазочувствителвный усилитель-выпрямитель, между выходом которого и выхо. - дом автотрансформатора, соединенного с выходом датчика напряжения нулевой последовательности, включен треугольник сопротивлений, одно плечо которого выполнено на первом диоде, другое - на включенных па 4(5 Н 02 Н 3/16; Н 02 раллельно втором диоде и первом конденсаторе, между точкой соединения которых и средним выводом автотрансформатора включен третий диод, зашунтированный вторым конденсатором и резистором, представляющими собой третье плечо треугольника сопротивлений, а также исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения селективности работы защиты, оно снабжено соединенными последовательно транзисторным клюзадержки сигнала, по оследовательно с исп нительным органом и вновь введенному источнику питания, причем транзисторный ключ включен встречно-параллельно первому диоду треугольника сопротивлений, плечо которого, выполненное на втором диоде и первом конденсаторе, зашунтировано размыкающим контактом вновь введенного переключатепя, замыкающий контакт которого подключен параллельно цепи задержки сигнала.2. Устройство по и.1, о т ю щ е е с я тем, о цепь эа сигнала выполнена в виде мост оящего из трех резистороватора, одна диагональ котолючена к источнику питанияказанный ключ и к последовоединенным исполнительномудвум транзисторам разнойости, управляющие электродых подключены к другой диаоста.1 41494 50 55 Изобретение относится к электротехнике, в частности к одному из ее разделов - защите от однофаэных замыканий на землю.Специфической особенностью электроснабжения потребителей горнодобывающих предприятий является большая разветвленность сетей со значительным количеством последовательно соединенных магистральных участ ков кабельной сети. По условиям безопасности требуется селективное отключение участков сети с однофаэным повреждением на землю,однако наличие токоприемников первой 15 категории предъявляет повышенные требования по условиям надежности и селективности работы устройств защиты от однофазных замыканий на землю, 20Известно устройство защиты от однофазных замыканий на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности и последовательно соединенные датчик тока нулевой 25 последовательности, усилитель переменного тока и фазочувствительный усилитель. За счет последовательного соединения устройства защиты с реле времени, выдержка которого увели- З 0 чивается по мере удаления защищаемого отрезка сети от нагрузки, данное устройство обладает высокой степенью продольной селективности 11.СОднако зто устройство имеет невы- З сокую степень поперечной селективности н переходных режимах возникновения и устранения однофазных замыканий, в том,числе и перемежающихся дуговых,1(роме того, при возникновении перемежающихся дуговых замыканий фазы на землю возможны и отказы срабатывания, что недопустимо Известно также устройство защиты от однофаэных замыканий, содержае-": щее последовательно соединенные датчик тока нулевой последователь- . ности, усилитель переменного тока, фазачувствительный усилитель-выпрямитель, между которым и датчиком .на пряжения нулевой последовательности включен треугольник сопротивле. - ний, одно из плеч которого образовано резистором и конденсатором, зашунтированным диодом, другое плечо образованодиодом, а третье - конденсатором, зашунтированным диодом,Благодаря тому, что фазочувствительный усилитель выполнен в виде усилителя-выпрямителя, а исполнительный орган подключен к указанному треугольнику сопротивлений поперечная селективность действия устройства достаточно высокая как при возник новении, так и при устранении различных видов однофазных замыканий на землю, в том числе и дуговых перемежающихся. Устойчиво устройство и при различных коммутационных переходных процессах в сети 1 21.Однако . при установке известных устройств защиты на последова тельно соединенных участках сети их селективность действия теряется,т.е, устройства не обладают продольной селективностью, Следовательно, такие устройства обладают ограниченными возможностями применения и,могут быть предназначены только для защиты радиальных (конечных) ответвлений сети и только в качестве 1-й ступени. Цель изобретения - повышение селективности работы защиты от однбфазных замыканий,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для направленнойзащиты нулевой последовательностиот замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащеесоединенные последовательно датчиктока нулевой последовательности,усилитель переменного тока и фазочувствительный усилитель-выпрямитель,между выходом которого ивыходом автотрансформатора, соединенного с выходом датчиканапряжения нулевой последовательности, включен треугольник сопротив,пений, одно, плечо которого выполнено на первом диоде, другое - на включенных параллельно втором диоде и первом конденсаторе, между точкой соединения которых и средним выводомавтотрансформатора включен третий диод зашунтированный вторым конденсатором и резистором, представляющими собой третье плечо треугольника сопротивлений, а такжеисполнительный орган, снабжено соединенными последовательно транзисторным (лючом и цепью задержки сигнала, подключенными последовательно с.исполнительным органом квновь введенному источнику питания,114 1494 О 5 20 25 30 причем транзисторный ключ включен . встречно-параллельно первому диоду треугольника сопротивлений, плечо которого, выполненное на втором диоде и первом конденсаторе, зашунтировано размыкающим контактом вновь введенного переключателя, замыкающий контакт которого подключен параллельно цепи задержки сигнала.Цепь задержки сигнала выполнена в виде моста, состоящего из трех резисоров и конденсатора одна диагональ которого подключена к источнику питания через указанный ключ и к последовательно. соеди,ненным исполнительному органу и двум транзисторам равной проводимости, управляющие электроды которых подключены к другой диагонали моста. На чертеже изображена схемапредлагаемого устройстваУстройство состоит из последоватепьно соединенных датчика 1тока нулевой последовательности(ДТНП), усилителя 2 переменноготока, фаэочувствительного усилителя-выпрямителя (фЧУ) 3, между которым и датчиком 4 напряжения нулевой последовательности (ДННП )включен треугольник сопротивлений,одно плечо которого состоит из дио.да 5, другое плечо представляет собой диод 6, зашунтированный конденсатором 7, а третье плечо содержит диод 8, зашунтированный конденсатором 9 и двумя последовательно соединенными резисторами 10 и11, Встречно-параллельно диоду 540включен ключ 12, собранный на транзисторе. Коллектор указанного .транзистора нагружен двумя последовательно соединенными транзисторами 13 и14 и реле 15 Эмиттер-коллекторные 45переходы транзисторов 13 и 14 шунтируются замыкающим контактом переключателя 16, размыкающий конГтакт которого шунтирует плечо треугольника сопротивлений, содержащее диод 6 и конденсатор 7, Базытранзисторов 13 и 14 подключены кдиагонали моста собранного изконденсатора 17 и резисторов 18-20,Ключ 12 ц реле 5 запитаны от:ис- . 55точника 2 постоянного напряжения,Устройство работает следующимобразом,4Ири отсутствии в сети однофаэныхзамыканий на землю на выходе ДТНП 1и ДННИ 4 сигналы отсутствуют, вследствие чего отсутствует сигнал навыходе ФЧУ 3, Ключ 2 при этомФзакрыт, закрыты транзисторы 13 и 14,а реле 15 обесточено,Ири возникновении в сети одно. фаэного замыкания на землю с выхода ДТНПи ДННП 4 поступают сигналы,пропорциональные току и напряжениюнулевой последовательности, В устройстве защиты, установленном в поврежденном ответвлении сети,"преобразованный и усиленный сигнал с ДТНП 1совпадает по фазе с сигналом, поступающим с ДИНП 4, а в устройствах защиты, установленных в неповрежденныхответвлениях сети, находится в противофазе (при условно принятых направлениях ),В первом случае выходной сигнал сФЧУ 3 заряжает конденсатор 9 и открывает ключ 12, Реле 15 при этомнаходится в обесточенном состоянии до тех пор, пока не откроютсятранзисторы 13 и 14, запертые обратным напряжением диагонали моста,приложенным к базам указанных транзисторов. После открывания ключа 12начинает заряжаться конденсатор 17,напряжение на котором сравнивается с опорным напряжением на резисторе 18, При достижении напряжениязаряда конденсатора 17 величины,большей падения напряжения на резисторе 18, транзисторы 13 и 14 открываются, реле 15 срабатывает и выдаетсигнал об однофаэном повреждении всети, Время срабатывания устройствазащиты выбирается соотношением величин параметров конденсатора 17 и резистора 20 и принимается равным суммарному времени срабатывания устройства защиты и коммутационного аппарата, установленных на (и)-Й ступени последовательно соединенных участков сети,В то же время во втором случае, когда устройства защиты установлены в неповрежденных ответвлени:х сети при замкнутом ключе 16, сигнал с выхода ФЧУ 3 заряжает конденсатор 7 и открывает диод 5. запирая тем самым ключ 12, Таким образом, осуществляется блокирование исполнитель юго органа на время существования переходных процессов в режиме устраненияоднофазного замыкания на землю в поврежденном ответвлении. Однако в случае повторного возникновения однофаэного замыкания на землю в последующий момент после устранения предыду щего замыкания в другом ответвлении сети может нарушиться продольная се. лективность срабатывания устройств защиты из-за наличия времени блоки рования исполнительного органа.Для исключения этого режима предусмотрен размыкающий контакт переключателя 16, который шунтирует конденсатор 7 и таким образом исключает вццержку времени на блокирование и 15 селективность срабатывания определяется только выбором параметров резистора 20 и конденсатора 17,Замыкающий контакт переключателя 16 при этом разомкнут, Неселективнах сра батываний устройств защиты, установленных в неповрежденных ответвлениях, не произойдет, так как выцержка времени срабатывания исполнительного органа при помощи мосто вой схемы выбирается большей времени существования переходных процессов, связанных с устранением однофазного замыкания в сети и способных вызвать неселекгивныесрабатыва ния защит.1 В случае установки устройств защиты на конечном ответвлении сети (1-я ступень ) переключатель 16 переводится в положение, при котором один контакт замыкается и шунтирует транзисторы 13 и 4, а другой -размыкается, Схема при этом переводится в режим работы, когда цепьзадержки сигнала выводится из работы,за счет чего достигается и поперечная селективность. При этом при повреждении на конечных отрезках сетивыдержка времени срабатывания исполнительного опгана становится равнойнулю. Блокировка срабатывания исполнительного органа на неповрежденных присоединениях сети осуществляется за счет разрядного тока конденсатора 7 путем закрытия ключа 12.Кроме того, такая взаимосвязь элемечтов схемы позволяет получитьплавную регулировку времени срабатывания защиты с выбором минимальныхуставок срабатывания по времени,Так, при собственном времени срабатывания защиты, составляющем 30 мс,и времени срабатывания выключателядо 100 мс можно применять ступенивыдержки времени 0,100-0,150 с вотличие от 0,5-0,7 с, имеющих местов известных технических решенияхЭто позволяет увеличить количество ступеней защиты продольных линий в распределительных сетях сдвух до пяти-шести. Повышаетсяуровень электробезопасности засчет сокращения продолжительности существования аварии, что выгодно отличает изобретение от известныхустройств аналогичного назначения1141494 Составитель Л,Васьковатор Н,Яцола Техред О.Ващишина Корректор М,Леонтюк Тираж Государственн ам изобретени Москва, Ж,одписн ППП "Патент",г, Ужгород, ул, Проектная Заказ 503/4 1 ИНИИИИ по дел 113035, 62 ог й омитета СССоткрытийшская наб.,