Устройство для защиты от замыкания фазы на землю в сети переменного тока

(23) Прнорнтет йв далаи изобретений и открытий(72) Авторы изобретены В. Г. Шуляк, А, И. Галк 1 овоче сккй ордена Трудо ктехническ институт пк 4) УСТРОЙСТВО ДЛ 51 ЗАШИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ ФАЗ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАе менты напряжения, элементы памяти задержки к выходной органНедостатком указанных ус ляется невозмсжность одновр ойств явенногообе- замыкаоты кхичием улевой ппряж ения Е 1 акболее близким к пред яется устройство лля зац капля на землоятяхзамыкания, содержащее и импульсов в и пк тока нкя нулевой и;слпег птел иты от зас малым тоформ ироваи напряьности, орган тел же Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите энергетических объектов, к может использоватьсй в качестве устройства для селективной сигнализации о замыканиях на5 з=млю в сетях с изолированной илк компенсированной нейтралью, а также и для отключения поврежденного элемента.Известно устроиство, содержащее частотные фильтры в цепях тока к напряжения нулевой последовательностк, элементы запоминания соотношения знаков первых бросков мощности нулевой госледовательности, определяеыой по переходным составляющим тока к напряжения носледовательиости, и орган наЯ. спечения правильной раб припиях на землю в следующ режимах.Первый режим характеризуется налдо повре:специя некоторой несимметрии всецк кз-за различных величин различныхемкостей илк активных проводимостей фазнп землю, приводящей к появлению налряженкя нулевой последовательности до за-,мыкания. После замыкания в первый момент времени происходит переход от напряжения нулевой последовательностыпредшествующего режима к напряжениюцулевой последовательности пы:ле порождения, Так как этот переход нв может пронзойты мгновенно, то устройствосигнализации, реагирующее на величинунапряжения, может при высокой чувствительности элементов канала напряжения( высокая чувствительность требуется дляоб сцечения правильной работы в режимахс углами замыкания, близкими к О или 180 ) привести к неправильной фиксации знака напряжения (зафиксировать знак напряжения предшествующего режима). Этот недостаток не устраняется, даже 5 если используются элементы в цепи напряжения, работающие с повышением чувствительности при срабатывании элементов в цепи тока. Устранения укаэанного недостатка можно добиться, если подавать 10 на вход элементов в цепи напряжения вместо напряжения нулевой последовательности его первую производную, Однако в этом случае устройство не обеспечит селективной работы (будет отказывать) в другом режиме: при замыканиях на землю при углах замыкания, близких к 0 или 180, когда величины первых бросковонапряжения нулевой последовательности и тем более его производная незначительны. Цель изобретения - повышение селектив ности.Поставленная цель достигается тем, 25 что в устройство для защиты от замыкания фазы йа землю в сети переменного тока, содержащее последовательно включенные промежуточный трансформатор тока нулевой последовательности, формирователь прямоугольных импульсв по току с двумя выходами, подключенными соответственно к третьему и первому входам блока запоминания совпадения знаков первых полуволн тока и напряже ния, а также к первому и третьему вхо 35 дам блока запоминания несовпадения первых полуволн тока и напряжения, к выходу которого подключен исполнительный орган, выходы упомянутых блоков40 запоминания несовпадения и совпадения первых полуволн тока и напряжения подключены к шестым входам друг друга и соответственно к первому и второму входам элементв сброса памяти, выход ко 45 торого подключен к пятым входам укаэанных блоков запоминания несовпадения и совпадения, а третий вход элемента сброса памяти подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к выходу промежуточного трансфор 50 матора напряжения нулевой последовательности и ко входу формирователя прямоугольщ,1 х импульсов по напряжению, имеющего два выхода введены четыре логических элемента И-НЬ и формирова 55 ГЮ 1 ь пря моугольных импульсов по 11 роиз юдной иалряжения с двумя инверсными юхщами, причем вход формирователя прямоугольных импульсов по производной напряжения подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой пооледовательности, его два инверсных выхода подключены к первому и второму входам первого и второго логических элементов И-НЕ, третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму входам формирователя прямоугольных импульсов по напряжению, а выходы подключены к первым входам третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, вторые Входы которых подключены соответственно к первому и второму входам формирователя прямоугольных импульсов по производной напряжения, а выходы подключены соответственно ко вторым и чет - вертым входам упомянутых блоков запсиб минания несовпадения и совпаденйя.На фиг. 1 изображена функциональная схема .предлагаемого устройства; на фиг, 2 и 3 - диаграммы его работы,Устройство содержит промежуточные трансформаторы 1 и 2 тока и напряжения нулевой последовательности, формирователь 3 прямоугольных импульсов по току нулевой последовательности с двумя выходами, на одном из которых возникают импульсы, соответствующие положитель- . ным полуволиам тока, на другом - отрицательным, формирователь 4 прямоугольных импульсов по напряжению нулевой ,последовательности, формирователь 5 прямоугольных импульсов по производной напряжения нулевой последовательности, логические элементы И-НЕ 6 - 9, блок 10 запоминания несовпадения знаков первых полуволн тока и напряжения, блок 11 запоминания совпадения знаков первых полуволн тока и напряжения, элемент 12 сброса памяти, подключенный одним из входов к пороговому элементу 13, и исполнительный орган 14.На выходе формирователя.З прямоуголь ных импульсов по току (фиг. 2 и 3) формируются прямоугольные импульсы 1 и, соответствующие положительным или отрицательным полуволнам тока нулевой последовательности, подаваемые на входы блоков 10 и 11 запоминания совпадения или несовпаденид, На выходеформирователя 4 прямоугольных импульсов , по напряжению образуются прямоугольные импульсы 0 и Оо, соответствующие . положительной или отрицательной полувол не напряжения нулевой последовательности. На выходе формирователя 5 прямоугольных импульсов формируются инверсные сигналы 0 и 71;, соответствую 1 цие знаку первой производной напряжения нулевой последовательности.После прохождения сигналов 0 а, Оо и О О через два логических элемента И-НЕ (для каждого канала) получим на выходе логического элемента И-НЕ 8 сигнал ц.ц, ц; ц Ц= ц 1 ц, ц; ц;а на выходе логического элемента И-НЕ9 сигнал, равный 1 О О =ООоЦ 101 =+Оо 1 Оа 5Такой способ формирования сигналовпозволяет отдать приоритет в формировании сигналов О и 0 импульсам по производной напряжения, что всегда в случаеналичия этих элементов позволяет пра Овильно оценить знак первой полуволнынапряжения нулевой последовательностипосле режима поврея 1 ения фиг. 2). Втех же случаях, когда величина производно напряжения очень мала, что со- дответствует режиму замыкания черезпереходные сопротивления и вблизи нулянапряжения поврежденной фазы фиг, 3),формирователь 5 импульсов по производной не работает, но при этом срабаты- ЗОвает правильно чувствительный формирователь 4 импульсов по знаку напряжениянулевой последовательности.Сигналы с выходов логических элементов И-НЕ 8 и 9 подаются на выходы35блоков 10 и 11, Срабатывание блоков 10и 11 определяется фактом совпаденияили несовпадения знаков первых полуволнтока и, напряжения. При замыкании наземлю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью в первый момент времени после повреждения на неповрежденном присоединении знаки первых бросков тока и напряжения нулевойпоследовательности одинаковы. В связи45с этим вначале срабатывает блок 11 запоминания совпадения знаков тока и напряжения, представляющий, например,схему на основе логических элементовИ, ИЛИ и К,д-триггеров, который блокирует в последующие моменты временивозможное срабатывание блока 10 запоминания несовпадения знаков тока и напряжения. На поврежденном присоединениив первый момент времени после эамыка 55ния знаки тока и напряжения не совпадают, поэтому первым срабатывает блок10 запоминания несовпадения, которыйблокирует возможное срабатывание блока 11 запоминания совпадения, После срабатывания одного иэ блоков запоми.нания совпадения или несовпадения элемент 12 сброса памяти формирует си нал сброса, появляющийся на выходе эл мента с некоторой задержкой. Однако еслик моменту появления сигнала сброса сработает пороговый элемент 13, что говорит овозникновении замыкания на землю, то элемент 12 сброса будет заблокирован и соответствующий блок запоминания останется в сработанном состоянии на все время, пока пороговый элемент 13 будет также находиться в срабоц",анном состоянии, При этом на выходе исполнительного органа 14 на цоврежденном присоединении появится сигнал. После отключения повреждения напряжение нулевой последовательности пропадает, пороговый элемент 13 возвращается в исходное состояние и снимает запрет на появление сбросового сигнала. После появления сигнала на выходе элемента 12 сброса блок запоминания возвратится в исходное состояние.Если замыкания не произошло, но одна яз схем запоминания сработала например, при коммутациях в сети или под воздействием помех), то пороговый элемент 13 и даст сигнала запрета элементу 12 сброса памяти, так как имеет определенный уровень срабатывания, и сработавший элемент памяти вернется в исходное состояние. При этом исполнительный орган 14 не срабатывает, так как у него предусматривается выдержка времени больше задержки в элементе сброса.Таким образом; устройство обеспечивает правильное срабатывание незави",имо от предшествующего замыканию режима и момента замыкания,формула изобретвнияУстройство для зашиты от замыкания фазы на землю в сети переменного тока, содержащее последовательно включенныв промежуточный трансформатор тока нулевой последовательности, фор мирователь прямоугольных импульсов по току с двумя выходами, подключенными соответственно к третьему и первому входам блока запоминания совпадения знаков первых псьлуволн тока и напряжения, а также к первому и третьему входам блока запоминания несовпадения первых полуволн така Й напряжения, к выходу. которого подключен исполнительный орган, выходы упомяну 057336тых блоков запоминания и совпадения первых полуволее тока и напряжения под: ключены к шестым входам друг друга и соответственно к первому и второму входам элементасброса памяти, выход кото 5 рого подклеочеее к пятым Входам указанных блоков запоминания несовпадения и совпадения, а третий вход элемента сброса памяти подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к вы- Ео ходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой .последовательности я к входу формирователя прямоугольных импульсов по няпряжемлю, имееощего два ВЫХОДЯОТЛИЧЯЮЕП 88 СЯТем, что, с целью повышенеея селективности, а него введены четыре логических элемента И-НЬ и. формирователь. Герямоугольееых импульсов по еероизводной напряжения с ДВУМЯ ИЕЕВ 8 РСНЬЕМИ ВЫХОДЯМИ, ГФНЧ 8 М ВХОД 2 О формирователя прямоугольных импульсов по производной напряжения подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой последовательности, его два инверсных выхода подключены к 23 первому и второму входам первого ивторого логических элементов И-НЕ,третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму входамформирователя прямоугольных импульсовпо напряжению, а выходы подключены кпервым входам третьего и четвертогологических элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены соответственнок первому и второму входам формирователя пря МОугольных импульсов по прОизводной напряжения, а выходы подключены соответственно ко вторым и четвертым входам упомянутых блоков запоминания несовпадения и совпадения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Лвторское свидетельство СССРМо 213150, кл, Н 02 Н а/16,03. 09, 65,2. Шуляк В.Г., Иванов Г, Е. Устройство сигнализащи о замыканиях на землю В сетях с малым током замыкания.Известия ВУЗов, Эееектромеханкка",1980, И. 2, с. 202-2 ОЗ.