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

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 070381 (21) 3267230/24-07с присоединением заявки Йо Н 02 Н 3/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Изобретение относится к электро" технике, в частности к защите электрических сетей, и предназначено для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью.Известно устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых подключены к каналам преобразования тока и напряжения нулевой последовательности и через фазосравнивающую логическую схему подключены к выходному устройству 1.В данном устройстве защиты отсутствует орган блокировки по напряжению нулевой последовательности сети, что снижает помехоустойчивость защиты в нормальном режиме работы сети.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от замыкания на землю н сети с изолированной нейтралью, которое включает канал преобразования тока нулевой последонательности, содержащий последовательно соединенные блок задания уставки по току, усилитель основной частоты и Формирователь прямоуголь- г ных сигналон, подключенный к первому.входу Фаэочунствительного блока,канал преобразования напряжения нулевой последовательности, содержащийпоследовательно соединенные фазосдвигающий блок и,формировательпрямоугольных сигналов, которыйподключен ко второму входу фазочунствительного блока, а также орган блокировки и последовательно соединенные блок сравнения, элемент ИЛИ,исполнительный орган 2 .Недостаток этого устройства заключается в изменении угловой харак теристики при изменении величинытока однофазного замыкания на землю.Цель изобретения - повышение надежности и селективности действиязащиты.Поставленная цель достигаетсятем, что н устройство для защиты отоднофазного замыкания на землю всети с изолированной нейтралью, содержащее орган блокировки, подклю ченный к трансформатору напряжениянулевой последовательности, фазочувствительный блок, канал преобразования базового сигнала, включающий последовательно соединенные 30 делитель, фильтр основной частоты,формирователь прямоугольных импульсов, канал преобразования тока нулевой последовательности защищаемого присоединения включающий последовательно соединенные делитель, подключенный к трансформатору тока нулевой последовательности защищаемого присоединения фильтр основнойчастоты, формирователь прямоугольных импульсов, а также выходной блок, включаю,.нй последовательно соединенные перьый фильтр постоянной составляющей, релейный усилитель с заданной уставкой и исполнительный орган, введены блок выдержки времени, блок задания базового сигнала, инвертор, два логических элемента И,второй Фильтр постоянной составляющей и блок задания уставки, причем первыйвход фазочувствительного блока подключен к выходу фсрмирователя прямоугольных импульсов канала преобразования тока нулевой последовательности, второй вход - через инвертор к выходу формирователя прямоугольныхимпульсов канала преобразованиябазового сигнала, а выход - к первымвходам обоих указанныхлогическихэлементов И, блок задания базовогосигнала подключен первым входом квыходу трансформатора напряжениянулевой последовательности, вторымк трем фазам защищаемого присоединения, а виходом - к делителю каналапреобразования базовогоосигнала,блоквыдержки времени подключен междувыходом органа блокировки и вторыми 35входами первых логических элементовИ своего и всех смежных защищаемыхприсоединений, второй логическийэлемент И, второй фильтр постояннойсоставляющей и блок задания уставки 4 Осоединены последовательно и подключены к третьим входам первых логических .элементов И и смежных защи.щаемых присоединений, выход инвертора. подключен дополнительно ко вторьм входам фазочувствительных блоковвсех смежных защищаемых присоединений, .а.второй и последующие входы " второго логического элемента И под-.ключены соответственно к выходам второго и последующих Фазочувствительных блоков всех смежных защищаемых присоединений.Блок задания базового сигналафодержит три входных конденсатора,одни выводы которых подключены кзажимам второго входа блока,.а другие объединены вместе и через трансФорматор тока базового присоединенияподключены к земле, при этом вторичЙая обмотка упомянутого трансформа- бО тора тока подключена к выходным зажимам, блока задания базового сигнала или содержит два.резистора, подклю ченных к зажимам первого входа блока, один из которых зашунтирован 65 конденсатором, а второй подключенк выходньм зажимам блока,. Фазочувствительный блок защищаемого присоединения содержит логический элемент И, входы которогоподключены к входным зажимам, авыход - к выходным зажимам,На фиг,1 представлена функциональная схема устройства защиты; нафиг,2 с., Е - варианты выполнения блоказадания базового .сигнала.К трансформатору 1 напряжениянулевой последовательности подключены последовательно соединенныеоРган 2 блокировки и блок 3 выдержки.времени. В схеме. имеется канал преобразования базового сигнала,включающий последовательно соединенные блок 4 задания базового сигнала делитель 5, Фильтр 6 основнойчастоты, формирователь 7 прямоугольных импульсов, инвертор 8. К трансформатору 9 тока нулевой последовательности рассматриваемого защищаемого присоединения подключен каналпреобразования тока, включающий последовательно соединенные. делитель10, фильтр 11 основной частоты,формирователь 12 прямоугольных импульсов. Выходы обоих каналов подключены к соответствующим входамфазочувствительногоблока 13,Выход.последнего подключен к выходномублоку, содержащему первый логический элемент И 14, первый фильтр 15постоянной составляющей, релейныйусилитель 16 с заданной уставкой иисполнительный орган 17, Выход фазочувствительного блока 13 также черезвторой логический элемент И 18,второй фильтр 19 постоянной составляющей и блок 20 задания уставкисоединен с третьим входом первогологического элемента И 14.Второй и последующие входы второго логического элемента и 18 подключены соответственно к выходамвторого и последующих фазочувствительных блоков (К Ки) сложныхзащищаемых присоеднненйй, Третьивходы первых логических. элементовИ 14 всех указанных выходных блоковподключены к выходу блока 20 задания уставки (вывод Ь ), а вторыеих входы к выходу блока выдержкивремени (вывод М), Выход инвертора8 (вывод И) подключен к одному извходов указанных Фазочувствительныхблоков всех защищаемых присоединений,Блок 4 задания базового сигналаможет быть выполнен в двух вариантах. В первом (фиг.2 о) он представляет три конденсатора 21, одни выводы которых подключены соответственно к фазам А,В и С сети, а другие соединены вместе и через трансФорматор 22 тока подключены к земле,Выходной сигнал снимается со вторичной обмотки трансформатора 22 тока.Во втором варианте блок 4 содержит дифференцирующие элементы. Онможет быть выполнен, например, в виде схемы, содержацей параллельнуюВС-цепочку 23, последовательно скоторой включен резистор 24 фиг,2 о) .Вход данной схемы подключается ктрансформатору напряжения нулевойпоследовательности, а выходной сигнал снимается с резистора 24.В нормальном режиме работы сетинапряжение нулевой последовательности и токи нулевой последователь.ности соответственно базового, 15рассматриваемого и остальных защицаемых присоединений равны нулю,На выходе блока 3 выдержки времени,фаэочувствительного блока 13 и логических элементов И 14 и 18 такжебудут нулевые сигналы, и исполнительные органы 17 данного и другихзащищаемых присоединений будут находиться в исходном положении.При однофазном замыкании на землю напряжение нулевой последовательности резко возрастает,. срабатывает орган блокировки 2 и на выходе блока 3 выдержки времени с не.которой выдержкой времени появляется разрешающий сигнал, равный ло- ,3гической единице. Пустьзамыканиена землю происходит вне группы защищаемых присоедйнений (например,на другой подстанции), тогда сигналпоступающий от инвертора 8 на З 5один вход фазочувствительного блока13 сдвигается цримерно на 180 эл. град,. На выходе последнего .нулевой сигнал либо появляются узкие прямоугольные импульсы. Исполнительные органы 17 защищаемых присоединений 45. не реагируют,При замыкании на землю на одномиз защищаемых присоединений, например на рассматриваемом, ток нулевой последовательности изменяет 50направление на 180 эл,град и навыходе фазочувствительного блока13 появляются прямоугольные импульсы. Фильтр 15 выделяет постояннуюсоставляющую данного сигнала, кото рая превышает уставку релейногоусилителя 16. Последний переключается и подает сигнал на исполнительный орган 17, который отключаетзащищаемое присоединение.При возникновении неисправности Ов канале преобразования базовогосигнала на выходе фаэочувствительных блоков 13 всех присоединенийпоявляются синхронные прямоугольныеимпульсы, которые поступают на соот ветствующие входы второго логического элемента И 18. На выходе еготакже будут прямоугольные импульсы,Фильтр 19 выделяет постоянную соответствующую сигнала, на выходе блока 20 задания установки появляетсялогический нуль и блокирует работупервых логических элементов И 14,элементов всех защищаемых присоединений. В результате исполнительныеорганы 17 устройств защиты всехприсоединений не работают.Применение данного устройстваувеличивает надежность работы защиты, сокрацает простои оборудования,что обеспечивает положительныйэкономический эффект,Формула изобретения1. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее орган блокировки, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности, фазочувствительный блок, канал преббразования базового сигнала, включающий последовательно соединенные делитель, фильтр основной частоты,. формирователь прямоугольных импульсов, канал преобразования тока нулевой последовательности защищаемого при - соединения, включающий последовательно соединенные делитель, подключенный к трансформатору тока нулевой. последовательности защищаемого присоединения, филь.р основной частоты, формирователь прямоугольных импульсов, а также выходной блок, включающий последовательно соединенные первый фильтр постоянной составляющей, релейный усилитель с заданной уставкой и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и селективности, введены блок выдержки Времени, блок задания базового сигнала, инвертор, два логических элемента И, второй фильтр постоянной составляющей и блок задания уставки, причем первый вход фазочувствительного блока подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов канала преобразования тока нулевой последовательности, второй вход через инвертор - к выходу формирователя прямоугольных импульсов канала преобразования базового сигнала, а выход - к первым входам обоих укаэанных логических элементов И, блок задания базового сигнала подключен первым входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, вторым к трем фазам зацищаемого присоединения, а выходом - к делителю канала преобразования базового сигнала,блок выдержки времени подключенмежду выхбдом органа блокировки ивторыми входами первых логическихэлементов И своего и всех смежныхзащищаемых присоединений, второй5логический элемент И, второй фильтрпостоянной составляющей и блок задания уставки соединены носледовательно и подключены к третьим входампервых 1 огических элементов И своего и смежных защищаемых присоединен.ний, .выход инвертора подключен допблнительно ко вторыа входам фаэочувствительных блоков всех смежныхзащищаемых присоединений, а второй 15и последующие входы второго логического элемента И подключены соот ветственно к выходам второго и последующих фазочувствительных блоковвсех смежных защищаемых присоединений,2. Устройство по п. 1, о т л ич а:ю щ е е с я тем, что блок задания базового сигнала содержит тривходных конденсатора, одни выводыкоторых подключены к зажимам второго входа блока, а другие выводы объеди=нены вместе и через трансформатортока базового присоединения подклю"чены к земле, при этом вторичная.обмотка упомянутого трансформаторатока подключена к выходньм зажимамблока задания базового сигнала.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания базового сигнала содержит дварезистора, подключенных к зажимампервого входа блока, один из которыхзаюунтировай конденсатором, а второй .подключен,к выходным зажимам блока.4. Устройство по п, 1, о т .л ич а ю щ е .е с я тем, что фазочувствительный блок защищаемого присседннения содержит логический элемент И,входы которого подключены к входнымзажимам, а выход - к выходным зажимам.Источники инФориации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское саидетельство СССРР 541232, кл. Н 02 Н 3/16, 1977.2. Авторское свидетельство СССРР 815835, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.964838 тель Ю, БарабановМ.тенер . Коррект Соста Техре Редак Т, Веселов сно ПП Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная,нл каз 7679/39 Тираж 669 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Иосква, Ж, РаущскПодпикомитета СССРи открытийая наб., д. 4/5