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

+ВФЮ ЯЕТ АНИЕ ПЬСТВУ 3524220 23. 12.8 15.03.8 Р.А, Ва Томскийлюции иени полиС.М. Ки621,311. Чер е 3 ии ин ова.925(088,8) обровов Н.В. Р "Энергия", 197 53 56 йная с, 24 ия Томского поли итута, Омск, 196 5-72.УСТРОЙСТВО ДЛЯ 3 НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ Й НЕЙТРАЛЬЮ, осн оперативного то ктромагнитныц де техни 4,АЩИТЫ С КОМ тли- качестованноека, солитель пользо ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ С 248.2, Извест ческогоинст т, 130, с. 6 (54)(57) 1, ОТ ЗАМЫКАНИЯ ПЕНСИРОВАННО на наложении держащее зле, ЯО.ШЩЦ частоты, последовательно с контурной,обмоткой которого включен конденсатор, выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотно- избирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой после довательности защищаемых присоединений, к выходам которых подключены реагирующие органы, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его функционирования, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности, настроенная в резонанс на промьшьпенной частоте с упомянутым конденсатором,2. Устройство по п.1, очающееся.тем, чтов ве катушки индуктивности ист ван дроссель с воздушным зазором.Изобретение относится к релейнойзащите, а именно к защите от замыканий на.землю компенсированныхсетей.Известно устройство для защиты 5от замыканий на землю компенсированных сетей УСЗ/2, реагирующее насумму естественных высших гармониктока нулевой последовательности 1 .Основными недостатками устройства, ограничивающими его использование, являются возможность отказовили ложной работы, обусловленныхтем, что состав .естественных высшихгармоник и их величина зависят от 15режима сети, числа линий и уровнянапряжений, а также от вида нагрузки; наличие зоны нечувствительности,так как при замыкании вблизи нейтрали все составляющие тока нулевой 20последовательности, в том числе ивысшие гармоники, малы либо вообщеотсутствуют,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является уст, 25ройство для защиты от замыканий наземлю в сетях с компенсированнойнейтралью, основанное на наложениина сеть контрольного тока с частотой25 Гц. Устройство содержит электромагнитный параметрический делительчастоты, катушку индуктивности,включенную последовательно с дугогасящим реактором, и местные частотноизбирательные органы, подключенные к 35трансформаторам тока нулевой последовательности защищаемых присоединений и выполненные в виде электромагнитных параметрических усилителей, настроенных на частоту 25 Гц 21,40Электромагнитный параметрическийделитель частоты вырабатывает конт.рольное напряжение с частотой 25 Гц,под воздействием которого индуктивность, подключенной к нему катушки 45принудительно меняется с частотой25 Гц, При наличии такой добавочнойпериодически меняющейся индуктивнос.ти ток дугогасящего реактора, протекающий при замыкании на землю, оказывается промодулированным по амплитуде с частотой 25 Гц. Модулированныйток дугогасящего реактора протекает. только по линии, получившей замыкание на землю, и, следовательно, вызы вает срабатывание того частотно-избирательного органа, который установлен на этой линии. Наличие эоны нечувствительности объясняется тем, что при замыканиях вблизи нейтрали подвергаемый модуляции ток промьппленной частоты дугогасящего реактора мал либо вообще отсутствует. Соответственно мал либо вообще отсутствует контрольный ток. В связи с этим контрольный ток накладывается на сеть только тогда, когда по дугогасящему реактору протекает ток промышленной частоты, Недостатком такой защиты является то, что для достижения одинаковой чувствительности при замыкании любой изlфаз к фильтру напряжений нулевой последовательности, питающему частотно.-избирательный орган, должно подводится напряжение защищаемой сети с обратным порядком чередования фаз, т.е. для реализации защиты необходим отдельный трехфазный трансформатор напряжения или отдельная группа из. трех однофазных трансформаторов напряжения.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности его функционирования.Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты от замыкания на землю в сети с компенсированной нейтралью, основанное на наложении оперативного тока, содержащее электромагнитный параметрический делитель частоты, последовательно с контурной обмоткой которого включен конденсатор, выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотно- избирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой последовательности защищаемых присоединений, к выходам которых подключены реагирующие органы, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности, настроенная в резонанс 1 на промышленной частоте с упомянутым конденсатором. При этом в качестве катушки индук- тивности использован дроссель с воздушным зазором,Введение в цепь контурной обмотки делителя частоты дополнительной катушки индуктивности предотвращает срыв колебаний с частотой 25 Гц в делителе при протекании по его выходной обмотке тока дугогасящего реактора и, следовательно, делает возможным непосредственно наложение на сеть401 30 3 1145контрольного тока посредством включения выходной обмотки делителя часто-;ты последовательно с дугогасящим реактором, Результатом такого включения делителя частоты является устранение зоны нечувствительности защиты.Введение дополнительной катушки индуктивности, кроме того, уменьшает сопротивление делителя частоты на промышленной частоте, т.е. уменьшает 10влияние источника контрольного токана режим компенсации.Наименьшие габариты катушки индуктивноети при достаточно линейной зависимости тока от напряжения получаются при использовании в качестветаковой дросселя с ферромагнитнымсердечником, имеющим воздушный зазор.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - схема замещения 20делителя частоты.Устройство содержит ферромагнитный делитель 1 частоты, имеющий входную обмотку 2, подключенную к сетипеременного тока, контурную обмотку 3 с подключенным последовательнок ней конденсатором 4 и дросселем 5;выходную обмотку делителя 6 частоты,подключенную к входу дугогасящегоаппарата 7., выход которого подключен к нейтрали контролируемой сети;трансформаторы 8 тока нулевой послеФдовательности, установленные на контролируемых присоединениях, и подключенные к их выходам частотно-избира 35тельные органы 9,Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме по присоединениям сети протекают небольшие по ,величине контрольные токи, обусловленные емкостями 10 присоединений по отношению к земле, Частотно-избирательные органы 9, подключенные к трансформаторам 8 тока, не срабаты-45 вают, так как они отстроены от контрольных токов нормального режима по амплитуде. При замыкании не землю в линии (точка К) или в нейтрали оборудования, подключенного к линии (точка К), контрольнь 1 й ток в поврежденном присоединении увеличивается и вызывает срабатывание соответствующего частотно-избирательного органа.В случае замыкания в точках сети, 55 удаленных от нейтрали, по выходной обмотке делителя протекает ток промышленной частоты дугогасящего реактора, значительная часть которого)при отсутствии дополнительной катуш-,ки 5 индуктивности замыкалась быпо ветви намагничивания делителя частоты и приводила бы к срыву колеба- ний с частотой 25 Гц, а следовательно, к отказу защиты. При наличии дополнительной катушки ток дугогасящего реактора практически не попадает в ветвь намагничивания делителя частоты, т.е. не влияет на процесс деления частоты, так как он шунтируется резонансной цепочкой, сос- тавленной из катушки 5 индуктивности и конденсатора 4, имеющей очень малое сопротивление на промышленной частоте.Сказанное поясняется с помощью схемы замещения делителя частоты, показанной на фиг, 2. Делитель частоты относительно зажимов выходной обмотки может быть представлен как трансформатор, первичной обмоткой которой является выходная обмотка с сопротивлением 11, а вторичной - контурная обмотка с сопротивлением 12.Ток дугогасящего реактора 1 разветвляется на составляющую 1, замыкающуюся через сопротивление 13 ветви намагничивания, и составляющую 1. замыкающуюся по цепи контурной обмотки. Чем меньше сопротивление в цепи контурной обмотки, тем меньше ток 1 и, следовательно, тем меньше влияние тока 50 Гц на процесс деления частоты. При отсутствии дополнительной катушки 5 индуктивности сопротивление цепи контурной обмотки равно сопротивлению конденсатора1Х 6 = 2 50 С , где С - его емкость, т,е. сопротивление 12 значительно. Сопротивлением 13 ввиду его малости можно пренебречь. Поэтому в ветвь намагничивания ответвляется значительная часть тока Т. В таких усло- виях срыв колебаний с частотой 25, Гц в делителе частоты может быть предотвращен лишь за счет существенного (в 15-20 раз) увеличения его электромагнитной мощности, т.е. веса и габаритов магнитопровода. В предлагаемом устройстве ростигяется значительное снижение веса и габаритов делителя частоты путем включения последовательно с контурной обмоткой дополнительной катушки5 индуктивности с линейной вольтамперной характеристикои. Индуктивность: катушки выбирается такой, чтобы она вместе с конденсатором 4 образовала резонансную цепь на частоте 50 Гц, 5 т,е. чтобы выполнялось условие 2 П 50 1 2 50 С ф где 1 индук1тивность дополнительной катушки; С в .вышеуказанная емкость. В этом случае сопротивление на частоте 50 Гц последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности становится незначительным по сравнению с сопротивлением ветви намагничивания делителя частоты, Вследствие этого намагничивающий ток 1 и частотой 50 Гц становится незначительным и по существу не влияет на режим деления частоты, что позволяет выбирать 20 размеры магнитопровода делителя частоты только по условию обеспечения необходимой мощности на частоте 25 Гц, тем самым снижая вес магнитопровода в 15-20 раз. 25 Включение катушки индуктивности в цепь контурной обмотки обеспечивает достижение еще одного важнейшего требования к делителю частоты как ис точнику контрольного тока, а именно уменьшение его сопротивления на частоте 50 Гц со стороны выходной обмотки до.значений, в 100 и более раз меньших сопротивления дугогася- З 5 щего реактора. Тем самым уменьшается влияние делителя частоты на режим компенсации, поскольку делитель час-тоты с дополнительной катушкой индук тнвности относительно выходной обмот-ки на частоте 50 Гц закорочен.Предлагаемое устройство по сравненю с базовым объектом 1 обеспечивает защиту, не имеющую зоны нечувствительности, так как она реагирует на искусственный контролируемыйток, вырабатываемый независимо оттого, в каком месте произошло замыкание на землю; обладающую повышенной чувствительностью к переходномусопротивлению в месте замыкания, таккак ток с частотой 25 Гц уменьшаетсяпереходным сопротивлением в значительно меньшей степени, чем высшиегармоники тока замыкания, на которьйреагирует базовое устройство,Устранение зоны нечувствительности и повышенная чувствительность защиты к переходному сопротивлениюпозволяют быстро обнаружить и отключить присоединение с замыканиемвблизи нейтрали и присоединение с замыканием через переходное сопротивление, чем предотвращается возможность появления двойного замыкания наземлю, приводящего к значительномуповреждению оборудования,Поскольку предлагаемое устройствореагирует на искусственный контрольный ток, величина которого не зависит от емкостного тока сети, числанаходящихся,в работе линий, уровнянапряжений сети, вида нагрузки ит.д., то отпадает необходимость учета перечисленных факторов при установке защиты, а также исключаетсявозможность ложной работы или отказов при изменении сети и ее режима./5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 620 Государственног делам изобретении Москва, Ж-Э 5, Ра