Способ защиты сети переменного тока от замыкания на землю

Номер патента: 1480002

Авторы: Брагин, Никольский, Никулин, Павленко, Черкас, Шигин

ZIP архив

Текст

) 4 Н 02 Н 3/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ(61 (21 изобретения - повышение надежностиэнергоснабжения путем исключениядопустимых для изоляции перенапряжений, возникающих при замыканиина землю в сети с вентильным двигателем. При появлении однофазногозамыкания на землю при превышениипроизводными тока и (или) напряженинулевой последовательности пороговъпсзначений на выходах пусковых органо5 и 10 возникают единичные сигналы,которые через элемент ИЛИ 11 поступают на второй выход устройства,блокирующий работу схемы управленияпреобразователя вентильного двигателя, причем эта блокировка существует все время, пока напряжение нулевой последовательности превышаетпороговое значение. 1 ил. юл. У 18ъединение поавтомобилейкий, С.Н.Нику11.Шигин,Черкас(71) водс (72) Н.С.1 В.В. ( ) роиз(56) СС 85 4) ННОГО лектр щиты техн сети виси неза- ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР 1394313 4257323/24- 05.06.87 15,05.89. Б Волжское об ву легковых Г.И,Никольс авленко, В, рагин и П.В 621,316.925 Авторское с 4313, кл. Н СПОСОБ ЗАЦИТЫ СЕТИ ПЕГЕМСОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮИзобретение относится кке и предназначено для з с вентильными двигателямимо от режима нейтрали. Цел 01480002Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических систем, и может быть использовано для защиты сетей с вентильными двигателями независимо от режима нейтрали,Цель изобретения - повышение надежности энергоснабжения путем исключения недопустимых для изоляции пере напряжений, возникающих при замыканиях на землю в сети с вентильнымидвигателями.Известно, что в момент 033 на одной из фаз сети ее напряжение относительно земли снижается до нуля, а напряжения двух двугих фаз возрастают до междуфазньж напряжений. Величины напряжений по отношению к земле на зажимах обмотки статора, пускаемого 20 от полупроводникового преобразователя двигателя, определяются положением нейтрали сети и сочетанием включенных в данный момент времени вентилей выпрямителя и инвертора и . 25 изменяются от номинального до тройного фазного значения. Причем указанные величины напряжений, поочередно воздействующие на все фазы пускаемого двигателя, существенно превышают ве личины его испытательных напряжений. С учетом неизбежных при этом коммутационных и внутренних перенапряжений резко повышается вероятность перехода 033 в двойное с повреждением 35 пускаемого двигателя, Наиболее опасным для изоляции сети является режим дугового 033 в статорной обмотке пускаемого через полупроводниковый преобразователь двигателя при резонансно 40 скомпенсированной нейтрали. Так при пробое изоляции фазы на землю потенциал замкнувшейся фазы снижается до нуля. Нейтраль сети при этом смещается и в зависимости от сочетания вклю ченных вентилей выпрямителя и инвертора полупроводникового преобразователя может выходить за пределы треугольника линейных напряжений. Величины фазных напряжений сети существенно превышают линейные значения, а наличие резонансно настроенной индуктивности в нейтрали сети определяют медпенное восстановление их номинальных значений после обрыва тока через место повреждения. В то же время через вентили полупроводникового преобразователя поврежденная фаза двигателя поочередно подключается к другим фазам сети, которые вэтот момент находятся под потенциалом, превышающим их линейные величиныПри этом неизбежно возникает повторный пробой, который сопровождаетсяперенапряжениями, уровни которых превышают величины перенапряжений, возникающих при дуговом 033 фазы сети.Частота следования пробоев определяется тактом работы полупроводникового преобразователя, поэтому пробоимогут возникать пб.нескольку раз впериод, Вероятность возникновениямногоместных двойных замыканий в сетирезко повышается. Повышение надежности энергоснабжения путем исключения недопустимых для изоляции сетиперенапряжений достигают за счет то 0го, что при возникновении пробояизоляции независимо от места повреждения блокируют без выдержки временисхему управления выпрямителя полупроводникового преобразователя. Приэтом факт пробоя изоляции определяютпо превышению производной 3 1 или3 Но порогового значения. Именнотакой одновременный контроль величинпроизводных 3 1и 3 По позволяетвыявить факт пробоя изоляции во времяпуска двигателя через полупроводниковый преобразователь независимо отместа замыкания, соотношения емкостейсети и поврежденного присоединения,а также режима компенсации нейтралисети,На чертеже показано устройство,реализующее предлагаемый способ.Устройство подключается своимивходами к трансформатору напряженияданной секции сборных шин подстанциии к трансформатору тока нулевой последовательности защищаемого присоединения. Устройство содержит преобразователь 1 напряжения нулевой последовательности, преобразователь 2тока нулевой последовательности,блок 3 контроля отсутствия междуфазного короткого замыкания, блок 4возврата, пусковой орган 5, фиксаторб полярности напряжения, фиксатор 7полярности тока, логический блок сэлементом 8 задержки, исполнительныйорган 9, второй пусковой орган 10и элемент ЮП 1 11.Преобразователь 1 напряжения предназначен для формирования на первоМвыходе аналогового сигнала, пропорционального вынужденной составляющей30 3 ц , а на втором выходе - аналогового сигнала, пропорционального производной этого же напряжения по времени. Преобразователь тока 2 формирует на выходе аналоговый сигнал, пропорциональный производной 3 1 о по времени, Вход преобразователя 2 предназначен для подключения к вторичной обмотке трансформатора тока 10 нулевой последовательности.Блок 3 предназначен для формирования на своем выходе единичного сигнала при возникновении междуфазного замыкания. Блок 4 возврата осу ществляет возврат схемы устройства в исходное состояние с задержкой 20- 30 мс после исчезновения в сети режима однофаэного замыкания путем кратковременной подачи на первый 20 вход блока 5 и второй вход блока 10 единичного сигнала. После возврата схемы в исходное состояние сигнал на выходе блока 4 исчезает, Задержка появления выходного сигнала на 25 выходе блока 4 необходима для предотвращения ложного возврата при возникновении однофаэного замыкания, вызванного тем, что блокировочный сигнал на втором входе блока 4 появляется после появления сигнала на третьем входе. Пусковой орган 5 - предназначен для фиксации момента/возникновения предполагаемого однофазного замыкания и управления фиксаторами полярности тока и напряжения, Фиксатор 6 полярности напряжения и фиксатор 7 полярности тока полностью аналогичны для определения и фиксации полярности контролируемого 40 сигналов в момент подачи от блока 5 разрешающего сигнала.Фиксатор 6 (7) формирует на одном из своих выходов единичный сигнал на все время существования на входе 45 разрешающего сигнала. Причем появление единичного сигнала на первом выходе соответствует положительной полярности входного сигнала, а на втором - отрицательной.50Логический блок с элементом 8 задержки формирует на своем выходе единичный сигнал при сочетании знаков тока и напряжения нулевой последовательности в первом полупериоде 55 переходного процесса, соответствующем замыканию в зоне, с временной задержкой, отстроенной от времени существования смещения нейтрали в компенсированной сети, вызванногокоммутационной помехой.Второй пусковой орган 10 предназначен для фиксации момента возникновения 033 по факту превышения производной 3 о порогового значения, Элемен ИЛИ формирует на своем выходеединичный сигнал на все время существования в сети 033.В нормальном режиме работы сетивеличины 3 П и 3 1 О близки к нулю,На выходах преобразователей 1 и 2имеются выходные напряжения небаланса, величины которых недостаточны длясрабатывания блоков 4, 5 и 10. Навыходах блоков 3, 4, 5, 6, 7, 8,10, 11 - нулевые сигналы.Исполнительный орган 9 находитсяв исходном состоянии.При однофаэном замыкании на землюв месте замыкания протекает токпереходного процесса, который содержит две свободных и одну вынужденнуюсоставляющую, те же составляющие содержатся и в напряжении нулевой последовательности. На выходах преобразователей 1 и 2 появляются сигналы,пропорциональные производной и вынужденной составляющей входных величин. Сигнал, пропорциональный производной 3 1 поступает на второйвход фиксатора 7 полярности тока ина второй вход пускового органа 5.фиксатор 7 полярности тока заблокирован нулевым сигналом от пусковогооргана 5. Сигнал, пропорциональныйпроизводной 3 П , поступает на .первыеаналоговые входы второго пусковогооргана 10 и фиксатора 6 полярностинапряжения, который также заблокирован нулевым сигналом с первого выхода пускового органа 5. При достижении входным сигналом пороговогозначения снимается блокирующий сигналс входа фиксатора 7 полярности тока,с выдержкой времени, отстроенной отдлительности существования свободнойсоставляющей, обусловленной разрядомемкости, поврежденной фазы,Одновременно появляется разрешающий сигнал на втором входе элемента11 и выходной сигнал на его выходе,а также на втором выходе устройстваБлок 7 срабатывания фиксируетзнак производной 3 1 в момент снятия входного блокируюшего сигнала.При положительной полярности выходнойсигнал появляется на первом выходе148005фиксатора 7, а при отрицательной - на втором. Одновременное появление или наличие выходных сигналов на первом и втором выходах исключено. Исключено также переключение выходных сигналов при изменении полярности -входного сигнала. В момент изменения полярности производной 3 1 , т.е. в момент достижения экстремума первой полуволны свободной составляющей тока, обусловленной доэарядам емкостей неповрежденных фаз, снимаетсяЬ блокирующий сигнал с входа фиксатора 6 полярности напряжения, Последний, "срабатывая, фиксирует знак производной 3 П в момент снятия блокирующего сигнала со своего входа. Работа блока 6 аналогична работе блока 7. Выходной сигнал с второго выхода . 20 пускового органа 5 запускает блок 4 возврата, однако появившееся напряжение на первом выходе блока 1, про-порциональное вынужденной составляющей 3 П 0, превысив установленный 25 порог, блокирует работу блока 4 на все время существования однофаэного замыкания.Если замыкание на землю произошло вне зоны защиты, то фиксаторы полярностей напряжения 6 и тока 7 фиксируют сигналы разной полярности и . на их выходах единичные сигналы присутствуют либо на первом выходе блока 6 и на втором выходе блока 7,35 либо на втором выходе блока 6 и первом выходе блока 7. Таким образом, в любом случае на выходе блока 8 остается нулевой сигнал. В том случае, когда собственный емкостный ток 40 защищаемого присоединения, например двигателя, мал, то чувствительность пускового органа 5 может оказаться недостаточной и на выходах блоков 3, 5, 6, 7 и 8 останутся нулевые сигналы. Появившиеся на выходах преобразователя 1 сигналы поступают на. первый вход второго пускового органа 10 и второй вход блока 4.При достижении сигналом, поступающим на первый вход блока 10, порогового значения на выходе блока 10, элемента 11 и втором выходе устройства появляется единичный сигнал на все время существования на втором входе блока 4 напряжения смещения нейтрали выше порогового значения, Наличие этого напряжения блокирует работу блока возврата02 6При замыкании на землю в зонеРзащиты высокочастотные составляющие 3 Ц и 3 1 и их производные совпадают по фазе, В результате фиксаторы полярностей тока 7 и напряжения 6 фиксируют сигналы одинаковой полярности и на их одноименных выходах либо на первых, либо на вторых появляются единичные сигналы, Через ло гический блок с элементом 8 задержки сигнал поступает на исполнительный орган 9, который срабатывает.При исчезновении в сети однофазного замыкания на землю сигнал, пропорциональный вынужденной составлякгщей 3 П 0, становится по величине ниже порогового значения. Тем самым снимается запрет работы блока 4 возврата. Последний срабатывает и возвращает пусковой орган 5 в исходное состояние. Исчезновение единичных сигналов с выхода блока 5 возвращает в исходное состояние блоки 6, 7, 8, 10 и исполнительный орган 9.При коммутационных помехах характер переходного процесса в токе и- напряжении нулевой последовательности аналогичен описаному вышее. При этом на одной части присоединений этот процесс аналогичен процессу при замыкании в зоне защиты, а на другой части - вне ее. При этом блоки 1, 2, 5, 6, 7 работают в соответствии с полярностью сигналов тока и напряжения нулевой последовательности, под; веденных к входам устройства. Однако за счет, того, что задержка, вводимая .блоком 8; больше времени существования смещения нейтрали, вызванного коммутационной помехой, блок 4 возвращает устройство в исходное состояние раньше, чем срабатывает исполнительный орган 9. На выходе элемента 11 кратковременно появляется блокирующий сигнал.При возникновении в сети междуфаэного короткого замыкания на выходе блока 3 появляется единичный сигнал на все время существования в сети междуфаэного замыкания. Появление вышеуказанного сигнала на первом входе блока 4 приводит к появлению на его выходе сигнала, который блокирует работу пусковых органов. При исчезновении в сети междуфазного замыкания исчезает сигнал с выхода блока 3, однако блокирующий сигнал на выходе блока 4 продолжает сущест- 1480002 Составитель Л. ВаськоваРедактор Н. Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор А. Иандор7 Заказ 2550/50 Тираж 608 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11303 5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 вовать до тех пор, пока не исчезнет смещение нейтрали. После исчезновения последнего снимается блокирующий сигнал с первого входа блока 5, и все устройство возвращается в исходное состояние.В любом случае при появлении в сети однофазного замыкания на землю сработавшим является одно устройст,во, установленное на поврежденном присоединении, а устройства неповрежденных присоединений оказываются заблокированными, Однако на втором выходе всех устройств при появлении в сети 033 или смещения нейтрали по любой другой причине без выдержки времени появляется выходной сигнал, который используется для быстродействующего блокирования схемы управления выпрямителем вентильного двигателя. Поскольку полупроводниковый преобразователь осуществляет только пуск двигателя, блокирование его работы при кратковременных смещениях нейтрали отрицательно не сказывается на процессе пуска, однако исключает возможные перенапряжевия. При 033 пуг двигателя черезпреобразватель запрещают.Использование предлагаемого способа позволяет повысить надежностьэнергоснабжения путем исключениянедопустимых для изоляции перенапряжений, возникающих при замыканияхна землю в сети с вентилными лвига телями.Формула и э о б р е т е н и яСпособ защиты сети переменноготока от замыкания на землю поавт.св. Р 1394313, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности энергоснабжения путемисключения недопустимых для изоляцииперенапряжений, возникающих при замыканиях на землю в сети с вентильным двигателем, дополнительно безвыдержки времени блокируют работууправляемого преобразователя вентильного двигателя по факту превышения производной параметра нулевой 25 последовательности соответствующейэталонной величины на время существования напряжения смешения нейтралисети выше порогового значения,

Смотреть

Заявка

4257323, 05.06.1987

ВОЛЖСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

НИКОЛЬСКИЙ ГЕОРГИЙ ИВАНОВИЧ, НИКУЛИН СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, ПАВЛЕНКО НИКОЛАЙ СТЕПАНОВИЧ, ШИГИН ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ, БРАГИН ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ, ЧЕРКАС ПЕТР ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02H 3/16

Метки: замыкания, защиты, землю, переменного, сети

Опубликовано: 15.05.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1480002-sposob-zashhity-seti-peremennogo-toka-ot-zamykaniya-na-zemlyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ защиты сети переменного тока от замыкания на землю</a>

Похожие патенты