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

(51)5 Н 02 Н 3 16 Г Е 1 ь В" ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фсГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1394315, кл. Н 02 Н 3/16, 1986,Авторское свидетельство ССС 1В 896710, кл, Н 02 Н 3/16, 1980,2(54) УСТРОСТВО Д.И ЗАИОШ ОТ ОДНОФЛЗНОГО ЗЛИ(АНИ НА ЗЕМЛЮ В СЕ;ТИ С ЗЯДРОЬАНО НЕТРАЛЬЦЫмыкаиия на зевс 3 о, например ц: црцсоединешьи 1, через поврежденное присоединение 1 начинает протекать суммарный еикостньп ток замыкания ця.) землю, а чег)ез неповрежпеццое .прис- единение 2 - собственньй еикостный ток, при этом ток через понрежедпное присоединение 1 имеет наибольшую величину. На выходах 1 реобразонятелей 5 и 6 поядзляются цяпряжения, пропорциональные этим такам. На выходе вторичной разомкнутой обмотки 3 ряцс(з)орматоря напряжения 22 появляется напряжение нулевой последовательности, под воздействием которого срабатывает пусконоц орган 21, я зятем спустя 1 е ба)ьшъ Зце ржку 131)ем(ци элемент выдержки времени 20, а)с.сс чиняюцй зягьпссцце к;почни 16 ц 18, 11 ри эаиыкяшц к)поня 18 ця уиралюцие входы ключеи 9 и 10 паст)н(гют пОлувОлцы Г 1 мгульи) няп 1)51 ж(311 я зы" прямител 1 17, которые периоднес.к переводят гяцце кгпочи в закрытвс(разикцутае) состояние. При их зак 1)ы. то. состоянии на конденсаторах интегррующих элементов 7 и 8 появля,т: напряжения, нарастающие по эк: - понеццяльцоиу закону с одицяковыии пс)стояными времени зярядньгх ц: - пей. 1 ри достижений этими напряже" нцяиц зцачешьй порогов срабатггнания комп,раторов блока 11 ,пороги сряб;гшлзяция принииаются Одинаковыми для сс:х присоединении) последние пересло 1.отся н противоположное состояние и ця их выходах устяцввл 1- гаются положительные напряжения. В цянцои устройстве обеспечцгзяется ив б)цг)яте.ыость действия устройстгза, т,е, цесг)ябятгз(це его ня епонг)еж;ген;) црцсоецицешш, а также 1 ск, - 1;1( т, 51 Р 31 жОсть с цРнипьцГО с)Я -тын,пц утростня н цослеяя 1 ц- )м 1 )ге, характ 1 и 31 опеся ноя- .елС ятухяищгсс напряжений и токону.ц.з 1 цос.еозяте;ьцостц на непо-.1313 еж,(.цых п 1)исаедццс.1 ляг;,; 1 леИзобретение относится к электротехнике,. в частности к устройстзяи для защиты от 111 обязцого замыкания на зеьсгпо в сети с цналираззанной цсйтрялью,Цель изобретения - повышение се"лективности и помехоустойчивости ус.т-.райства.На чертеже представлена схема устройства для зягцть от одцофязцого замыкания на землю н сети с изолированной нейтрялью ,для двух присоединений, общее псло которых можетбыть 1 побьм) .Устрайстно для защиты от одцаФазного зяиыкяшья ца землю содержит установлецые на присоединениях 1 и 2трансфориаторь тока нулевой последо.вательности 3 и 4, вторичные обмоткикоторых через последовательно соединенные преобразователи тока н выпряи"ленное напряжение 01 ТВН) 5 и 6 и интегрирующие элементы 7 и 8 с разиыкающиии ключами 9 и 10 подключены квходам блока компараторов 11 с общимисточником опорного напряжения Ьвыходы которых подключены через Формирователи управляющих импульсов(ФУИ) 12 и 13 к входам исполниегь-ных органон (ИГ) 14 и 15 на промежутаяя реле и оптотцрцстрях с общим 3 Рьк 1)1.1 Р ы 1 очои 1 Г д 13 ухпоуцс. риад шг 1 ьпр 1 тес 17 ер("иенцого наг 135 ж ни я В 1 ыпря 31(11 ОС Г 1 уль с 13 ю щсе) цяр.жение Одгц низод которого цдкгючец к упрязляющпи входам клзочей 9 ц 10 а другой через зязг,кающий к, 18 соединен с землей, двухцолуцериодцьп выпряптезь 19 переменного напряжениявыпрямленное Гул сирующее) напряжение от кота.40рого зяцитацы И 0 14 и 15, .лс.иецт зьде 1 зжки времени (ВВ) 20, вход ко-с рого ерез пусковой орган (110) 21 подключен к трянсФОрматару няцряже- шя цулегзай последовательности ,Т 11 НП) 22, а выход соединен с управляющичи ходами ключей 16 и 18, элемент фик- сяцци срабатывания исполнительных органон 1,ЭФСЮ) 23, входы которого под. - ключены к выходам ФЛ 1 12 и 13, а выходы - к ацодяи тиристоров ИО 14 и 15, элементы ПОИТЬ 24 и 25, входы которых подключены к выходаи ФУИ 1 и 13, элементы совпадения 26 и 27, зхадь которых подклочены к выходам элементов 11 АМЯТЬ 24 и 25. датчикам отключенного положения вьк)ЮЧятеЛЕ.з присоединений ,ДГ 1 ПВ) 28 и 29, а вы .Оць - к нходяи элемента Иг 1 И 30, вы=162811 ход которого соединен с управляющим входом замыкающего ключа 31, включенного между общей точкой ЭфСИО 23 и землей, источник переменцого напряжения (ШП) 32, от которого запитаны выпрямители 17 и 19,ПТВН 5 (6) состоит иэ промежуточного трансформатора, двухполуцериодного выпрямителя с конденсаторам и балластным резистором ца выходе. Он предназначен для преобразования переменного тока в вьпрямленцое сглаженное напряжение, пропорциональное амплитудам переходного и установивнегося тока замыкания нд землю.Интегрирующий элемент 7 (8) содержит резистор и накопительный (зарядный) конденсатор.Размыкающий ключ 9 (1 О) может бьть выполнен на транзисторе с резцстордми и диодаии в цепи управления, цл герконе и т.д.Блок компаратора 11 включает операционные усилители, включ.ццые по схеме триггеров Миттл с одшлкон- ми уставками срабатывания и положительными обрдтныии связями. Ицвертцрующие входы операциоцнх уешштел.присоединены к источнику опорного напряжения +1. ,д цеицвертируюццсопвходы - к выходдм интегрирующих элс ментов 7 и 8ФУИ 12(13) состоит из транзисторов, резисторов, конденсаторов и ди адов. ИО 14 (15) выполнен цл промежуто- ном реле (катунке отключения),оп 1 ронном тиристоре со стабилитроцои в цепи управления.Выпрямители переменного цацря,ения в выпрямленное (пульсирующее) нл -пряжение 17 и 19 содержат диоды, включенные по двухполупериодной схемевыпрямления без конденсаторов на выходах.ЭФСИО 23 выполнен при помощи дьу:,групп диодов, одна из которых образует схему ИЛИ, а другая являетсяразделительной.Элемент ПАМЯТЬ 24 (25) включаетпромежуточное реле и оптотиристор,записанные от источника постоянногоналряжения,Элементы совпадения 26 и,27, ИЛИ30 и замыкающий ключ 31 совместно сэлементами ПАМЯТЬ 24 и 25, ДОПВ 28и 29 выполняют функцию фиксации отключеция выключателей присоедицеийот действия защити,Б качестве ДОПБ 28 (29) может быиепользовац рлзмыкдющии блок-кон глк г5вьключателя или размклк 1 щий контактреле отключеццого положения выключл"теляУстройство работает следующимразом.При отсутствии в сети одцофдэ.ц лзамькдция нд эеигпа клюсш 9 и 10 замкнуты, л ключи 16,18 и 31 разомкнутыИО 14 и 15, ЭБВ 20, ПО 21 и элементыПА 1 ИТЬ 24,25 находятся в исходном состоянии, Оперлциоццые усилители блока компарлтор 1 11 находятся в с стоши, при которои выходные напряженцчимеют отрицдтелый знак,Снгцллы цл выходдх Ьормироватс.ец12 и 13 отсутствуют,ри возникновении в сегч одцоф; з.ноо заиыкция цл эеигэ, например,л преоедццегцш 1, еред цовреъц. 25 1 ее цриеоедшениелч 1 лет про", еклп суммдрцп" еикостий т к замы"ь.лцн цл землю, а черс з цецоврежде- ле црисоедцс ие 2 - сс бствецныйеикостцый ток, цри этом ток чс рез : -вреждешое црцс о.;цпенне 1 имеет и,."цб:ьщую весццццу. д входах ПТБП 5и 6 цоцляют:я цдцрлжецця, пропорци 1- дцьцие этим т кл д входе вторичой рлэоикцутоц обмотки ТШШ 22 поив.яется дцрлжецие нулевой последоцагенности, под воздействием которого срлбдтындет О 21, л затем, спустя цебольпую видержку времени, ЭВБ 20,обецецвдюсш здиканне ключей 16 и 4018. При замыкании ключа 18 на управляюице входи ключей 9 и 10 поступают полуволци (цицульси) напряжениявипрямителя 17, которые периодическипереводят данные в закрытое (разомкнутое) состояние. При их закрытомсостояцш цд конденсаторах интегрируюдгх элементов 7 и 8 появляются напряжеия, нарастающие по экспонеццидльноиу закону с одинаковыми постоянными времени зарядных цепей.ри достижении этими напряжениями значенийпорогов срабатывания компараторов блока 11 (пороги срабатывания принииаются одинаковыми для всех присоединений) последние переключаются в противоположное состояние и на их выходахустанавливаются положительные напряжения, Первым в это состояние переходит компаратор блока 11, установленньпг нд гггис 11 ггсгцеци 11 1, пг,скоьку 115ЕГО ВЫХОГЕ СЦГЦДЛ РаВНЬП СОРОГОВОМУзначению,. появляется рдныггз, че.гвходе комцдрдтора, установленного цд5присоединенв 2При устдцов.ггецгггг положительногонапряженя цд гц коле каггпдрдтордустдновггецн го ца ирисовюгепи 1,ПОЯВЛЯЕТСЯ Ц 11 ОЗИТЕЛЬНЬП ЮСГУЛЬСДвыходе г,5 У 12 и происходит срдбдтывд"цИЕ ИО 14 (ВК.ПОгЕШЕ ОПтрОННОГО ТИРИСТОР 1 И ЦРОМЕжгточОГО РЕ 1 Е ИЛ 1катушки отк:цочг ция) и 5 лемецтд 11 ггИЯП 5 24,О;сцогреме 111 о с этим ц;1 обеей точке ЭФСИО 29 устдвливдетсясигряцг. -1 не. 15 двцог ццецгп( 1 дп 155 жецггя 1 д0 ТВ Е ТСТВ УО Д Г; Р; ЗДЕЛ 11" Е.1 11 Оп ОДЕи открьгтом оп ти 11 сторе Тдг кдг:. дпр 5 ж 1 с ггрг,гдОЯ гтгсггглггт 101 -г гсгочеццых гелях уп 11 двцс 115 Оцтотц г. "г,ров ИО 14 и 1 . 1 ыбирдется бс 51 г,гггз,чем суммд 1 сое ддешге цдцря 1:,егцся гдраэделитегсьцом диоде и открытом оггТОТцр 1 СОг ТР цти ПарЕКЛЮЧЕ 1 цц 1 КОГ 1"нардторд, .уст 1 олег 1 ого цд цс.цов,.еждеццом пр ссоедпгг шп, и срдбдтгц;,сиФУИ 13 си гсд: а вхог ИО 1)5 це шИТ о 1 д,ГГ ГС;"1 М ОбссгГ:ИВЕТС 51 дбирдте.игост Гс."гстви у трг йстгздт,е, 1.еср 11;д"111,11 е его цд цг цовреж. Гг ДЕННОМ г;,;сЭ,ннг 1 И.Прц ГООХГ 5 г.,дцгИ цдлряж.ШЯ Стася тирцст р и ИО 1 г 11 1 д и цдпряж" гцся упрдвле 1 сс клггдчи с и 1 О чер д нуле вое зцдчецсе тиристор ИО 14 вгк 1 по-дется, а ключ : Заякается,. ог оспе свая ггч; этсм рссдряд конденсаторов 11 Э г и Ц ДО згг 1 вгЯ бггизко гс 5 к 5 удоПрг цозрдстдшси напряжения утрдвлеция ДО ур 11151, превьшаю 4 его сгорог 3 дерг 111 и п ксгоо 1 Э и 1 О . Гсос;седнис переходят в закрытое состояге,ВнОВь 1 цп 1 н 1 ются стадии згряд конде 45 саторов ИЭ 7 и 8, переключения соогветствуюцего комцдрдтора блокасрабатывания Формгсровггтелей управляющих ипульсов 12 и 13 и одного иэ исполнительных органов 14 или 1 э,. при50 чем эти стддии (процессы) продолжают-ся до тех пор, пока не отключится со: ответствуюцсгп выключатель (в нашем случае выключатель присоедиссенгся 1) .При отключении выключателя поврежденного присоединения 1 на Выходе Д 01 П 1 213 и сгсг тветственно нд выход элемента И 11 И 3) появляется сигцдл.под воздействием которого гс 1 вос 31 здгп гкдетгязакорачива 5 г общуо точкуЭг.1,ИО 23 ца землю,Б результате этого ни ца один из11 гэдон И(1 14 и 1 э сигнал не 1 оступает,чем исключается возможность неправильного срабатывания устройства в последвдршггом режиме, хардктеризующемсгпояпгецием затухающих напряжений итоков нулевой последовательности нац 1 ОВВЕждЕННЫХ ПрИСОЕдИНЕНИяХ.Схегд в таком сотоянии находитсяцо момента исчезновения напряженияцусевой последовательности и возвра та 1 Ю 21 в исходное состояние,Ирц возврате ПО 21 в исходное со -Г ГЯЦИЕ СХЕМа У тг г 1 СТВа аВТОМДтИЧЕС -1.,гозврдгдстся вервоцдчалцое со: о 5511ПР 1 г ВОЗДЕЙСТВЦс ЦД ЕХОДЫ УСТРОЙьртонремеццг,гх сигналов отноггтсьсггг большой вг.лггчицы, Гсапргпгер,об условленных помехсссги, самоустраняюг 1 гггс 51 гдмыканиями ца зеюю и дру. трийстго приходит в действие, если. Яццгмдльцая длительность этих сигнаОв ггревьтает выдержку времени ЭВВ 209,5 ДДКО ЛОжОГО ОТКГПОЕНИЯ ВЫКЛЮЧатЕЛЯе происходит, так как максимальноеВЕМЯ ДЕйСтВИЯ ПОМЕХ ЭагдТЕЛЬНО МЕНЬивремени отключения выключателя.Уу 1 Л 1 ство в состояшсн реагировать цд токс переходного и установившегося Г.ээцОВ, Прн ЭТОМ НЕ трЕбуЕтея ОТСтгройкд ог бросков переходных и уста О 51515 хся токов,Г,гГОРГТМ ФУНКЦИОНИРОВаНИЯ УСтРОйстгд е требуя отстройки тока срабдтьдг ия от собстгэенных емкостных токов, обеспечивает независимое удов-.1 Ггетворецие требований по селективносш г высокой чувствительности в сетях с больши диапазоном изменения токов здмгкания ца землю. Устройство обладает способностью быстрого реагирования на все виды однофаэного замь:- кдия а землю, в том числе и на кратковременныеФиксация кратковремен-.- ных здмыканий достигается применением элементов ПАИТЬ и счетчиков срабатывания устройства (не показаны), 1 гОтрОЛЬ ОДНОФаЗНЫХ ЗЗМЫКаНЮ Са ЭЕМ- лю позволяет прогнозировать состояние иээляции зацицаемых присоединеигс и является одним из э 44 ективных пгофилактических с:рецств предупреж".ция устойчивых замыканий на зекпю.:.;(ц( .Ое;гп)(цьвходами уцонянСоставитель Л.ВаськоваТехред М,Дид к Редактор В.Ковтун Коррен тор М,Мдксими)инед Заказ 344 Тираж 373 ПодписноеВН 1 ЯПИ Государ.тенцого комитета по изобретениям и с ткрытцям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рау)ская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул, Гагарина, 101 9 1 ЬУстроиство мсжет быть редлцзовд ( на современной э.емецтцоц бдзе и (. - лддает техцологичцо(.тьн) и )гото 33 е)( .ЕГО принси.ни 3 3 сстях с 3(.)1) - ванной нейтрдлью даст Оггут .(к( - цо)ическ)й и совс 33,ныл:)ффект зд счет повыщеция падежост) э:ектросцдбжеция потрс бите)ей ) у:)уч(3( )ц( состяция эветрб( 30)1,)сости ;)к - же за счет сокрдще)3 я т;)у.оздтрдт на производство измерец)ц ц расчет,) токов одцофдзци ) з;нп)кдция цд з и(;и по каждому зав 3)ено)у рсо("5)3 ц: и цд настроику устаок С 1)дб)т(дця при изме)ец)о собствс ццгх с нкост),: УстрОйст 0 Для здты От (Дн)(1 Ч( - ного заиьц(ацця цд 3(.цю ( .ет с лировдццой цеитрд. н(,О;( рждщ. )о ч 3 с)у присосилни 3)с:)( д(дтс 30 соед)п)енцые трдцсфор)дтор токд левой последодте;),ности, про)брд )- ватель тока в ыпрям(н ццое цдцря)н(, и интегрируюгрп э:емецт, ькод кот)- рого подключен к прямому х)ду с) ) ветствун)цего конпдрдторд, инерт)р,- юций вход которого подключен к ц ц:- му источнику опорного ц;пр)жсци), элементы 11 ЛИЯТЬ, осцоцьц вход :,оторьгх фуцкциоцдльцо с)(я дцы с вьгходан 3 Соответствующ)г( компдрдторов, и полнительцые ор дцы нд прои(3 уточцых реле с тиристордми, уираляюгие ходы которых соединены оседовдте.пцо с управ)яюгрми входами упоняцутьгх элементов МИТЬ, обри нд все присоединения элемент Ь 1 И, входы которого функционально связань( с выходами элементов )1 АгИТЬ, и пусковои орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой0 )5,".(3 Я, к 3( ХОДУ котОГ)ОГО полк)н)): (Ц ЫНЛЮЧДтЕЛ.й Г(ие (ЕДИНЕНИЙ, Д о) О,(це О ц (3( ПрИСОЕДИцЕНИя ЭЛЕмент, 10(01, (ыход которого соепицец 35с. урдс(;5 к)(3 н о;одом )човь введен)ОГО 3 Д)ЫКДЮ( 3 ( КН)Ч ) )3 К 5)Н)ЧЕННО 1 0м .)н)у оощ)м .г(одо) леме)тд фиксац)ц срдбдт, 3)лиг исполнительных ор(1 . -10г )цо)( ( (ем. си гричем управляющиевходь ти 1)истор( в испо:пительцых органов соединен с выходами компаратопов через вновь вве,енные формирователи управляюцих сигналов.