Устройство для обнаружения поврежденной фазы при утечке тока на землю в трехфазной сети переменного тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ Союз СоветсиинСоциалистическиеРеспублик и 943959(51) М. Кл. Н 02,Н 3/16С 01 Б. 31/02 ЬвударстюныВ квинтет СССР нв делам нзвбретеннб н втнрытнй(7) Заявител онецкий ордена Трудового Красног политехнический институт УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНИРУНЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙАЗЫ ПРИ УТЕЧКЕ ТОКА НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНО СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для распознавания повреждений. Известно устройство для опреде" ления поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее органы максимального напряжения фаз сети относительно земли, выходы которых соединены с первыми входами элементов И отстающей фазы и со вторыми входами элементов И одноименной фазы через элементы НЕ, а также фильтр напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к третьим входам элементов И С 11.Однако в данном устройстве чувствительность к малым токам утечки ограничивается разрешающей способностью органов максимального напряжения. Особенно это сказывается при работе устройства в сетях, нейтраль которых заземлена через активное сопротивление.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определенияповрежденной фазы при замыкании 5на землю в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, содержащее элементы формирования опорных фазныхнапряжений, один вывод каждого изкоторых соединен с соответствующейфазой контролируемой сети, другиевыводы которых соединены с входомблока измерения напряжения нулевойпоследовательности, блок фазочувствительных элементов, выходы которого соединены с фазами сети, формирователи (информационных) импульсов,входы каждого из которых подключеныпараллельно соответствующим выводам щ элементов формирования опорных фазных напряжений, а выводы - к соответствующим входам исполнительных органов (содержащих в себе последовательное соединение логического эле 939595 1 О 15 20 мента И и релейного усилителя), выходы которых механически связаны с входами фазочувствительных элементов, причем другие входы исполнительных органов (элементов И) соединены с выходом блока измерения напряжения нулевой последовательности через четвертый формирователь тактовых импульсов и элемент задержки Г 21,Однако повышенная чувствительность устройства к напряжению нуле-, вой последовательности и отсутствие возможности установления порога срабатывания может явиться причиной ложного выбора поврежденной фазы, возникающего под воздействием естественной несимметрии сети, играющей роль помехи. Кроме того, при определении поврежденной фазы могут возникать дополнительные запаздывания, соизмеримые с выдержкой времени, специально организованной на элементе задержки Запаздывания носят нерегулярный характер и обусловлены временем отставания переднего фронта тактового импульса от переднего фронта импульса на выходе элемента задержки. В предельном случае они достигают длительностей, равныхпаузе между тактирующими импульсами, Наличие же механических связей в блоке Фазочувствительных элементов, а также подключение входов формирователей информационных импульсов непосредственно к фазам сети, предьявляют высокие требования к их технической реализации и снижают надежность устройства в целом. Целью изобретения является повышение помехозащищенности,указанная цель достигается тем,что в устройство для обнаруженияповрежденной фазы при утечке токана землю в трехфазной сети переменного тока, содержащее входной трехФазный трансформатор напряжения,первичные обмотки которого соединеныв звезду и подключены к блоку измерения напряжения нулевой последовательности, а вторичные - к блокам формирования информационных импульсов,чйсло которых соответствует числуфаз сети, формирователь тактовыхимпульсов, подключенный входом квыходу блока измерения напряжениянулевой последовательности, логические элементы И по числу фаз сети,первые входы которыхобъединены 25 30 35 0 45 50 55 и подключены к выходу элемента задержки, а выходы - к исполнительно"му органу, введены амплитудный селектор и для каждой фазы сети П-триггер, причем амплитудный селекторвключен между выходом блока измерения напряжения нулевой последовательности и входом элемента задержки,тактовые входы П-триггеров подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, информационный вход каждого 1-триггера подключен к выходу соответствующего блока формирования информационных импульсов, а выходко второму входу соответствующего логического элемента И.При этом блок формирования информационных импульсов выполнен в видепоследовательно соединенных фазовращателя и амплитудного компаратора. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для обнару жения поврежденной фазы, на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства для случая утечки в фазе А сети с изолированной нейтралью,Схема устройства для обнаружения поврежденной фазы содержит входнойтрехфазный трансформатор напряжения 1, блок измерения напряжениянулевой последовательности 2, амплитудный селектор 3, элемент задержки Ц, формирователь тактовых импульсов 5, блоки .Формирования информационных импульсов 6, состоящие изФаэовращателя 7 и амплитудного ком"паратора 8, П-триггеры 9 и логические элементы И 1 О. Первичные обмоткитрансформатораподключены к фазамсети и соединены по схеме "звезда",Вход блока 2 подключен между нейтральной точкой первичных обмотоктрансформатораи землей, а выход через последовательно соединенныеамплитудный селектор 3 и элементзадержки 4 к первым входам логических элементов И 10 и через Формирователь 5 к тактовым входам Р-триггеров 9, Каждая вторичная обмотка трансформатора 1 подключена к входупоследовательно соединенных фазовращателя 7, компаратора 8, В-триггера9 и логического элемента И 10, причем выходы компараторов 8 подключены к информационным входам В-триггеров 9, выходы которых соединенысо вторыми входами элементов 10,Наследую 13 А, Ц, 13 7Д Я С г- Ьс 13 О Т временных диаграммах отраженыщие величины. напряжения на вторичных обмоткахтрансформатора 1,напряжение на выходах фазовращателей 7;угол сдвига, вносимый фазовращателяпорог срабатываниякомпараторов 8;- информационные импульсы на выходахблока формированияб (компараторов 8);длительность импуль,сов 2 д, 2, 2длительность паузмежду импульсами2 Дф 2 В, 2 сф- напряжение нулевойпоследовательности,- тактовые импульсына выходе формирователя 5;- длительность импульс 2- период сети. Работа устройства заключается в следующем.Фазовращатели 7 осуществляют сдвиг напряжений ЦД, У, 13 с 1 пропорциональных фазным напряженйям источника питания сети) на заданный угол Ч, равный примерно 45 в сетях с изолированной нейтралью и 90 в сетях с компенсацией. Амплитудные ком" параторы 8 вырабатывают информационные импульсы 2 д, 2 В, 2 в моменты времени, когда полученные с выходов фазовращателей 7 напряжения УА, 011,% Ус достигают порога срабатывания (фиг.2). Причем величиной порога ). устанавливается необходимая длительность Г 1, информационных импульсов. Из напряжения 13 нулевой последовательности, представленного для случая возникновения утечки в фазе А, формирователь 5 вырабатывает кратковременные импульсы 20, поступающие на тактовые (синхронизирующие) входы 0-триггеров 9, При этом последние приходят в состояние, соответствующее значениям входных импульсов , 2 д, 21, 2 с на информационных входах. Так, 0-триггер с выходным импульсом 2 Р переходит в длительное устойчивое 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 единичное состояние, т.е, на еговыходе Яд устанавливается потенциал,соответствующий логической "1", Состояние же двух оставшихся 13-триггеров нулевое, так как Я В == ОВ промежутках между тактовыми импульсами записанная информация сохраня"ется, Таким образом единичное состоя"ние одного из П-триггеров указываетна соответствующую поврежденную фазу,"для достижения высокой надежностиустройства необходимо, чтобы оноставался работоспособным при наибольших изменениях текущей фазь 1 напряжения И,(на фиг,2 показано пунктиром).В этой связи следует стремиться, содной стороны, к возможно большейдлительности 1информационных импульсов 2 А, В и 2,с другой стороны, необходимо следить за выполнением условия ЬС 1 Хо исключающего неоднозначность выбора поврежденной фазы,которая, в свою очередь, связана содновременным переходом в единичноесостояние .двух 13"триггеров,Одновременно с выбором поврежденной фазы селектор 3 регистрирует превышение амплитуды напряжения Цо над заданной величиной 1 уставкой) и производят "запуск" элемента задержки 4. Через выдержку времени, необходимую для отстройки от ложных срабатываний в переходных режимах сети, на выходе элемента 4 появляется сигнал, разрешающий прохождение подготовленного единичного потенциала на выход соответствующего логического элемента 10. На остальных же элементах 10 выходные потенциалы нулевые.Введение заданного порога срабатывания в амплитудном селекторе 3 позволяет отстраиваться от помех, обусловленных естественной несимметрией и переходными процессами в сети и в то же время позволяет сохранить достаточную чувствительность к токам утечки. В результате того, что выбор поврежденной фазы происходит независимо от выдержки времени элемента 4, устраняется разновидность задержек в выдаче результата, характерная для известного устройства, и повышается таким образом общее быстродействие устройства. Все цепи устройства (кроме первичных обмоток трансформатора 1 и входа блока измерения напряжениянулевой последовательности 2) являются слаботочными (т.е. потенциальными) и низковольтными и могут быть полностью реализованы на бес" контактных элементах, отличающихся, как известно, высокой надежностью функционирования. Наличие фазовращателей позволяет легко приспосабливать устройство для работы в сетях с различными режимами нейтрали.Формула изобретения1. Устройство для обнаружения поврежденной фазы при утечке тока на эемпю в трехфааной сети переменного тока, содержащее входной трехФазный трансформатор напряжения, первичные обмотки которого соединены :20 в звезду и подключены к блоку измерения напряжения нулевой последовательности, а вторичные - к блокам формирования информационных импульсов, число которых соответствует числу фаз сети, формирователь тактовых импульсов, подключенный входом к выходу блока измерения напряжения нулевой последовательности, логические элементы И по числу Фаз, 30 сети, первые входы которых объединены и подключены к выходу элемента задержки, а выходы - к исполнительному органу о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности, в него введены амплитудный селектор и для каждой фазы сети Р-триггер, причем амплитудный селектор включен между выходом блока измерения напряжения нулевой последовательности и входом элемента задержки, тактовые входы В-триггеров подключены к выходу Формирователя тактовых импульсов, информационный вход каждого 0-триггера подключен к выходу соответствующего блока формирования информационных импульсов, а выход - к второму входу соответствующего логического элемента И.2, Устройство по п.1, о т л и " ч а ю щ е е:с я тем, что блок Формирования информационных импульсов выполнен в виде последовательно соединенных Фазовращателя и амплитудного компаоатора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 1589659, кл, Н 02 Н 3 Л 6, 19792, Авторское свидетельство СССР Ю 734572, кл. С О й 31/02, 1980.93959 ов Корректор И,Кост актор С.Тимохи каз 5111/6 113035В 3 Ф,гСоставитель Ю.БараТехред К. Иыцьов е е Тираж 669НИНПИ Государственногю делам изобретениИосква, ИРаущс Подписноо комитета СССРи открытийая наб д. 4/5 илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проект