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

(54) УСТРОЙФАЗНОГО ЗАМЬС ИЗОЛИРОВА(57) Изобретротехникеты от замыкизобретенияной надежно Т ОДНОВ СЕТИ щи тво ССС1981. о СССР 6, 1982 еределени Й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(088.8)идетельс2 Н 3/1етельст02 Н 3/ СТВО ДЛЯ ЗАЩИП 4 ОКАНИЯ НА ЗЕМЛЮНЧОЙ НЕЙТРАЛЬЮтение относится к эли предназначено дляания на земле. Цель- повьнпение функциости защиты и точностиоврежпенного присоед1483542 2токи через проводимости фаз сети относительно земли,Т,1 в нормальном режиме;токи через искус-ственно созданныепроводимости фазсети относительно Аи виси земли в нормальномрежиме;токи через проводимости неповрежденных фаз В и Сотносительно землипри замыкании фазыА на землю;токи через искусственно созданныепроводимости фазсети относительно земли при замыканиифазы А на землю;геометрическая разность (сумма) токовчерез искусственносозданные емкостные(активные) проводимости неповрежденных фаз В и С отноа сви сительно земли призамыкании Фазы А наземлю; ли при замыкании фазы А на землю; ния. При замыкании на землю напряжения неповрежденных фаэ возрастают,в результате чего возрастают токичерез соответствующие синхронизирующие трансформаторы 3-5 опорноготока и геометрическая разность искусственно созданных токов будеттакже увеличиваться, что вызовет срабатывание соответствующего порогового элемента 32, 33 или 34. Сигнал спорогового элемента через ключ 17,18 или 19, один из которых предварительно открыт управляющим сигналом сизбирателя 22 поврежденной фазы,поступает на вход блока 16 сравненияимпульсов, куда поступает также сигнал с преобразователя 12 тока нуле" 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофаэного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью. 5Целью изобретения является повышение функциональной надежности защитыФ и точности определения поврежденного присоединения.На фиг.1 приведена функциональная 1 О схема устройства для зашиты от замыкания на землю; на фиг.2 - избиратель поврежденной фазьц на фиг.3 - искусственно созданная проводимость сети относительно земли с помощью ре зисторов; на фиг.4 и 5 - синхронизирующие датчики тока с двумя вторичными обмотками; на фиг. 6 и 7 - век-. торные диаграммы токов и напряжений в нормальном (а) и аварийном (б) режимах сети при выполнении проводимостей при помощи конденсаторов и резисторов соответственно; на фиг.8 - диаграммы входных и выходных сигналов устройства.25На фиг. Ь и 7 обозначено:11 А,Йв,Од в ,напряжения фаэ сетиотносительно землив нормальном режиме;0,0 - напряжения неповрежденных фаз В иС относительно земвой последовательности. Сигнал на выходе блока6 появляется лишь в случае появления сначала импульса с преобразователя 12 и наличия общей временной зоны этого импульса и импульса с преобразователя 13, 14 или 15тока в цепях искусственно созданныхпроводимостей. Отключающий сигнал навыходе исполнительного органа 20 появляется при условии поступления навход сумматора 21 трех импульсов, чтоисключает возможность ложных срабатываний защиты при действии помех ивозникновении кратковременных самоустраняющихся однофазных замыканийна землю, 2 э.п,ф-лы, 8 ил, 148354231 - ток нулевой последовательности (замыкания на землю) черезповрежденное присое-, 5ди не ни е.Устройство для защиты от замыкания на землю содержит датчик тока нулевой последовательности ЛТНП 1,установленный на защищаемом присоеди О ненни 2, синхронизирующие датчики опорного тока ЛТЗи вспомогательные датчики тока ЛТ 6-8, установленные в цепях искусственно созданных емкостных проводимостей 9-11 сети 15 относительно земли, преобразователь тока нулевой последовательности ПТНП 12, выход которого подключен к выходу ДТНП 1, преобразователи тока ПТ 13-15, подключенные к выходам ДТ 3-5, 20 блок сравнения импульсов БСИ 16, первый вход которого подключен к. выходу ПТНП 12, а второй вход через замыкающие ключи 17-19 соединен с выходами ПТ 13-15, исполнительный орган 20, 25 вход которого через сумматор 21 подсоединен к выходу БСИ 16, избиратель поврежденной Фазы ИПФ 22.В качестве ЛТ 3-8 использованы трансформаторы тока нулевой последо вательности.Датчик тока 3 (4,5) выполнен с двумя первичными обмотками, включенными на разность токов (комплексов) двух фаз.35При использовании в качестве проводимости сети относительно земли резисторов (фиг.З) первичные обмотки ДТ включаются на сумму токов (комплексов) двух фаз. При таком вклю чении обмоток вектор тока нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП 1) опережает приблизительно на 90 вектор разности (суммы) токов через искусственно созданные проводимости неповрежденных фаз (сигнал на выходе соответствующего ЛТ 3-5) а на неповрежденном присоединении отстает (см.фиг. 6 б, 7 б, 8).Преобразователи тока 12-15 преообразуют изменяющиеся по времени выходные сигналы ДТНП 1 и ДТЗв прямоугольные импульсы положительной полярности (длительность импульсов55 приблизительно равна половине перио да). Они состоят из согласующего трансформатора с ограничителем выходного сигнала 23 (24 - 26), активно го фильтра 27 (28-30), порогового элемента 31(32-34) с детектором на входе.БСИ 16 представляет собой фаэочувствительный орган, реагирующий на сдвиг фаз между входными сигналами, и предназначен для выделения первоначального сигнала, поступающего от ДТ 1 и 3-5.Сумматор (интегратор, счетчик) 21 суммирует входные импульсы, чем исключается возможность ложного срабатывания устройства при появлении на его ц;соде одного - двух случайных импульсов.ИПФ 22 состоит из согласующих трансформаторов 35-37, масштабных усилителей 38-40, формирователей 41-43 сигналов модуля, пороговых элементов (компараторов) 44-46 и 4 7-49, элементов НЕ 50-52 и совпадения 53-55.На фиг.8 обозначено:Б, - выходные сигналы преобразователя тока 12;о - выходные сигналы ЛТ 3 (4,5),Пз - выходные сигналы 16 БСИ;П - выходной сигнал сумматора 21,У - выходной сигнал исполнительного органа. Устройство работает следующим об- разом.В нормальном режиме сети сигнал на выходе пороговых элементов 31-34, 47-49 отсутствует. Пороговые элементы 44-46 находятся в сработавшем состоянии. Ключи 17-19 разомкнуты.Через датчики тока 3-8 протекают приблизительно одинаковые токи.При появлении на защищаемом присоединении 2, например, на Фазе А замыкания на землю нарушается равенство токов через ЛТ 3-8, так как напряжение поврежденной Фазы А уменьшается (в пределах до нуля), а напряжения неповрежденных фаз В и С возрастают в ГЗ (при металлическом .замыкании). Соответственно уменьшается ток, проходящий через ЛТ 3, 6, и возрастают токи, проходящие через ДТ 4, 5 и 7,8. В результате этого пороговый элемент 44 переключается в исходное состояние, а пороговые элементы 48 и 49 иэ исходного состояния переключаются в рабочее состояние (т.е. срабатывают), если величина входных сигналов достаточнадля их срабатывания, ключ 18 замыкается.При замыкании ключа 18 на один извходов (верхний) БСИ 16 подается сигнал ДТ 4 (ток 1 с, фиг,6).Сигнал ДТ 4 появляется спустяприблизительно четверть периода после появления сигнала ДТ 1 (ток замыкания на землю 3 1 ),поступающегона другой (нижний) вход блока 16.Сигналы ДТ 1 и 4 (3,5) следуют счастотой тока замыкания на землю.Сигнал на выходе БСИ 16 Й ) появляется только в случае первоначального появления и исчезновениясигнала ДТ 1 и наличия общей временной зоны этого сигнала и сигнала ЛТ4, При всех других состояниях входов выдача выходного (ложного) импульса исключена,Сигнал на выходе исполнительногооргана 20 (11 ) появляется при условиипоступления на вход сумматора 21 трехимпульсов (Бз), что исключает возможность ложных срабатываний защитыпри действии помех и при возникновении в сети кратковременных самоустраняющихся (неустойчивых) однофазныхзамыканий на землю,Отказы в срабатывании защиты принахождении в работе только одногозащищаемого присоединения исключаются благодаря наложению на поврежденное присоединение тока искусственносозданных проводимостей сети относительно земли.Устройство в состоянии правильноопределять поврежденное присоединение в условиях воздействия на негокак переходного тока, так и установившегося, поскольку в переходном иустановившемся режимах угол междувекторами первичного тока нулевойпоследовательности в поврежденномприсоединении и вектором разности(суммы) двух первичных токов в цепяхискусственно созданных проводимостейнеповрежденных фаз приблизительноодин и тот же.Устройство может быть выполненона основе интегральных элементов(операционных усилителей, цифровыхэлементов и др.), оно технологично визготовлении. Для построения устройства не требуются трансформаторы напряжения нулевой последовательностиобладающие рядом существенных недостатков (источники феррорезонанс. 5 10 формула и з обретения 15 1. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее блок сравнения импульсов с двумя входами, один из которых подключен к выходу преобразователя тока нуле-, вой последовательности, подсоединенного своим входом к датчику тока нулевой последовательности защишаемого присоединения, сумматор, вход которого соединен с выходом блока сравнения импульсов, а выход - с входом исполнительного органа, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения функциональной на 20 25 30 дежности защиты и точности определения поврежденного присоединения, оно снабжено по числу фаз сети дополнительными преобразователями тока,входы которых подключены к вновь введен" ным синхронизирующим датчикам опорного тока, установленным во вновь введенных цепях искусственно созданных проводимостей фаз сети относительно земли, замыкающими ключами, входы которых подключены к выходам дополнительных преобразователей тока, а. выходы объединены и подсоединены к второму входу блока сравнения импульсов, избирателем поврежденной фазы, выходы которого подключены к управляющим входам замыкающих ключей, а входы - к выходам вновь введенных вспомогательных датчиков тока, включенных последовательно с синхронизирующими датчиками опорного тока, при этом каждый синхронизирующий датчик опорного тока включен на разносТь токов двух цепей искусственно созданных проводимостей соседних фаз относительно земли.2. Устройство по и.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что синхронизирующие датчики опорного тока выполне- т 35 40 45 50 55 ных перенапряжений, генераторы реактивного тока и т.д.), Его применениепозволит значительно повысить надежность функционирования защиты отоднофазного замыкания на землю, уменьшить аварийность в сетях от феррорезонансных перенапряжений, уменьшитьущерб от простоев оборудования и будет способствовать предупреждениюэлектротравматизма при эксплуатацииэлектроустановок.,г ны в виде трансформаторов тока нулевой последовательности, в качестве первичных обмоток которых использованы цепи искусственно созданных лрово 5 димостей двух соседних фаз сети относительно эемпи, пропущенных через окно трансформатора во встречном направлении. 103. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что избиратель поврезденной фазы выполнен по числу фаз на пороговых элементах максималь 15 ного и минимального сигналов, своимивходами подключенных к соответствующим вспомогательным датчикам токачерез последовательно соединенныеформирователи модуля сигналов, масштабные усилители и согласующиетрансформаторы, выходы пороговых элементов максимального сигнала подключены к входам элементов совпадения других фаз; а выходы пороговыхэлементов минимального сигнала подключены к другим входам элементовсовпадения через элементы НЕ.1483542 С МинЕ при ЗамЫкаиииюу зеиля. д В нормолан иг,81483542 Ц,а И 1 6- ВнермоланеРР реяние И при ЗакаРРРанц 0 иРю 0 юцои 0 и Состав ель Л. Васькова .Кравчук Корректор С. Шек актор М, Циткин ираж 607 Заказ 2843 дписное при ГКНТ СССР осударственного комитета по изоб 113035, Москва, Я, Ра роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 10 Ю- при эаиаи НО ИРОЮ