RU10950U1 - Устройство защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью - Google Patents

Abstract

Устройство защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, первый и второй измерительные органы, счетчик пробоев, первый и второй органы задержки на возврат, первую логическую схему И, отличающееся тем, что дополнительно введены первый, второй и третий пороговые органы, вторая и третья логические схемы И, первый вход которой соединен с выходом первого порогового органа, а второй вход которого третьей логической схемы И соединен с выходом третьего порогового органа, вход соединен с выходом промежуточного трансформатора тока, вход первого порогового органа соединен с выходом промежуточного трансформатора напряжения, к выходу которого также подключен второй вход первого измерительного органа, вход первого порогового органа, вход второго порогового органа, а его вход соединен с первым входом первой логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго органа времени задержки на возврат, а его вход соединен с выходом второго измерительного органа, первый вход которого подключен к выходу первого измерительного органа, а второй вход второго измерительного органа соединен с выходом промежуточного трансформаторного тока, первый вход второй логической схемы И соединен с выходом первого органа времени задержки на возврат, а его вход соединен с выходом первого измерительного органа, первый вход которого подключен к выходу промежуточного трансформатора тока, вход счетчика пробоев соединен с выходом первого измерительного органа, а второй вход второй логической схемы И соединен с выходом первого порогового элемента.

Description

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ от ЗАМЫКАШШ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Полезная модель относится к релейной защите электроэнергетических систем, систем электроснабженвЕЕ Еромышленных предприятий и может быть использована для защиты от замыканий на зевшю, хфоисходящих в сетях с изолированной нейтралью.

Известны технические решения по выполнению защиты от замыканий на землю в сетях с изолироващвэй и ковшенсврованной нейтралью напряжением 6-35 кВ, изложенные в работах 1-4. Устройство, описанное в {, содержит пусковой орган, логические элементы, ключи, гене| аторы, шгге1р1фующие элементы и обеспечивает быстродействующ выявление одаофазных замьшаиий на землю. В защите 2 достигается повьпшение ствительности за счет выделения высших гармонических составляющих и контроля фазных соотношений, импедансов и симметричиых составляющих гармоник, В устройстве запрпы , содержащем фильтр тока нулевой последовательности, щунтирующий детектор тока, реактор с подмагничиванием от токов трех фаз, щ)едложено гвствительность к току нулевой последовате.11ьности автоматически изменять в функции тока нагрузки. В устройстве защиты 4 тфедложено дщ В1|1явления двойных замыканий на землю включить в его состав фильтр тока обржгаой последовательности, пороговый орган, орган сравиения фаз, элемент совпадения, орган выдержки времени, выходное реле, общий суммируюпщй блок и бщсщу1фавления оишюченнем выключателя.

Недостатком указанных технич:еских решеннй является невозможность выявления типа замыкания на земшо, например, металлическое замыкание, замыкание на землю через перемежающуюся дугу при отсутствии опасных перенапряжений для электрооборудования рассматриваемой сетн и 1фи их наличии, двойиых замыканиях на землю. Возможность оедекцин типа замыкания на землю позволит иметь различные алгоритмы действия зшхриты, а именно, например, при металлических замыканиях на землю доп|гстим& длительная работа сети в данном режиме, при замьжаииях иа землю через 11 емш|аю11одася дугу с переиапряжениями на здоровых фазах опасными для электрообоцхудовання сети желате.11ьно отключать с выдержМКИ Н02Н 3/16

кой времени или без нее поврежденного гфисоединения, при переходе однофазного замыкания на землю в двойное замыкание на землю, когда уровень токов в каждом присоединении равен току двухфазного короткого замьпсания (КЗ) необходимо быстродействующее отключение по 1файней мере одного из поврежденных присоединений. В каждом из перечисленных устройств решается только одна из задач: повьппеиие чувствительности, отключение линии только при двойных замыканиях на землю, повышение быстродействия, но отсутствует комплексный подход к построению запщты от замыканий на землю.

Нанболее блнзким техническим решением (прототипом) является устройство, описанное в 5. Данное устройство состоит нз импульсного направленного измерительиого органа (ИНИО), измерительного органа дугового замыкания (ИОДЗ), счетчика пробоя (СП), органа задержки времени (ОЗВ), выходных органов металлического замьпсаиия и замыкания на землю через перемежающуюся дугу, которые включены через логическую схему И.

Достоинством данного устройства защиты является раздельная фиксация кратковременных пробоев, металлических и дуговых замьшаний. Однако рассматриваемое устройство запщты формирует сигнал отключения как при металлических замьпсаииях, так и 1фи замьпсаниях через перемежающуюся дугу. При этом допустима длите. работа сети как гфи одном виде замыкания, так и при другом виде замьпсания без перена1фяжений. Вместе с тем замьпсание, сопровождающееся переиапряжениями и переходящее в двойное замьпсание на землю до.11жно отключаться без вьщержки времени. Однако рассматриваемая схема не позволяет этого вьшолнить.

Целью полезной модели является увеличеиие функциональных возможностей защиты от замыканий на землю и повьппение иадежности работы защищаемой сети. Это достигается тем, что в устройство защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, первый и второй измерительные органы, счетчик пробоев, первый и второй органы задержки на возврат, первую логическую схему И дополнительно введены первый, второй и третий пороговые органы, вторая и третья логические схемы И, первый вход которой соединен с выходом первого порогового органа, а второй вход третьей логической схемы И соединен с выходом третьего порогового органа, вход которого соединен с

выходом промежуточного трансформатора тока, вход первого порогового органа соединен с выходом промежуточного трансформатора напряжения, к выходу которого таюке подключен второй вход первого измерительного органа, вход первого порогового органа, вход второго порогового органа, а его выход соединен с первым входом первой логической схемы И, второй вход которой соедршен с выходом второго органа времени задержки на возврат, а его вход соединен с выходом второго измерительного органа, первый вход которого подключен к выходу первого измерительного органа, а второй вход второго измерительного органа соединен с выходом промежуточного трансформатора тока, первый вход второй логической схемы И соединен с выходом первого органа времени задержки на возврат, а его вход соединен с выходом первого измерительного органа, первый вход которого подключен к выходу промежуточного трансформатора тока, вход счетчика пробоев соединен с выходом первого измерительного органа, а второй вход второй логической схемы И соединен с выходом первого порогового элемента.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приняты следуюпще обозначения: 1, 2 - промежуточные трансформаторы тока и напряжения соответственно; 3, 4 - первый и второй измерительные органы с несколькими входными величинами; 5-7 - первый, второй, третий пороговые органы; 8, 9 - органы времени; 10 - счетчик пробоев; 11-13 - первая, вторая, третья - логические схемы И.

Промежуточный трансформатор тока (ПТТ) 1 подключается к трансформатору тока нулевой последовательности, а промежуточный трансформатор напряжения (ПТН) 2 соответственно ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, соедииенной в разомкнзтый треугольник. Первый измерительный орган 3 вьшолняет контроль знака мощности на запщщаемом присоединении и соединен первым и вторьвм входами к ПТТ 1 н ПТН 2 соответственно, а выходом к счетчику пробоев СП 10, оргаиу времени задержки на возврат 8 и первому входу второго измерительного органа ИО 4, второй вход которого подключен к выходу ПТТ 1. Второй измерительный орган 4, предназначен для выявления замьпсаний на землю через перемежающуюся дугу. Селекция дуговых замыканий на землю вьшолняется по различию формы тока нулевой последовательности при замыканиях через перемежающуюся дугу и металлических замыканиях на землю 5.

Для обеспечения отстройки от помех и возможных небалапсов по напряжению служит первый пороговый орган ПО 5, минимальная уставка которого, например, может составлять (0,15 - 0,3) UHOM- Вход ПО 5 подключен к входу ПТН 2, а выходом подключен ко второму входу логической схемы И 12.

Второй пороговый орган ПО 6 предназначен для фиксации перенапряжений в сети, например, при их уровне более где UCETH - напряжение контролируемой сети. Данный порог срабатьшания обусловлен тем, что при металлическом замьшании фазные напряжения здоровых фаз увеличиваются до уровня междуфазных и такое увеличение допустимо, т.е. сеть может работать в таком режиме достаточно долго (неско.11ько часов). Патфяжения вьппе указанного уровня являются опасными для электрооборудования, и особеино для высоковольтных электродвигателей, и поэтому должны устраняться путем отключения. Вход второго ПО 6 подключен к выходу ПТН 2, а выход подключен к первому входу первой схемы И И, второй вход которой соединен с выходом органа времени задержки на возврат ОЗВ 9, выход последнего соедииен с выходом второго ИО 4.

Третий пороговый орган ПО 7 контролирует наличие «сверхтока, возникающего при переходе однофазного замьшания на землю в двойное замьпсание на землю и его вход подключен к выходу ПТТ 1, выход ко второму входу третьей логической схемы И 13, первый вход которой соедннен с выходом первого ПО 5.

Первый 8 и второй 9 органы времени задержки на возврат (ОЗВ) обеспечивают стабильиую (надежную) работу предлагаемого устройства при наличии замыкания на землю через перемежающуюся дугу.

Счетчик пробоев СП 10 обеспечивает подсчет числа пробоев изоляции, что позволяет накапливать информацию о повреждениях на линиях и гфоводить своевременные профилактические работы.

Логические схемы И 11, 12, 13 осуществляют формирование выходных сигналов предлагаемого устройства в различных режимах работы сети.

В иормальном режиме работы сети описанные вьппе элементы устройства находятся в следующем состоянии. На выходе ПТТ1 и ПТН2 сигналы близки к нулю (ненулевое их зиачение обусловлено небалансом первичной схемы и погрещиостью трансформаторов тока и нагфяжения нулевой последовательности). На выходах элементов 3-13 присутствуют сигналы «логический ноль.

Опишем работу устройства в различных режимах замыкания на землю в защищаемой сети.

При возникновении метагшнческого замыкания на землю на защищаемом присоединении знаки контрол1фуемых величин, пропорциональных току нулевой последовательности 31о и напряжению нулевой последовательности 3Uo совпадают и на выходе первого измерительного органа 3 формируется сигнал логическая единица, который поступает на первый вход второй логической схемы И 12, на второй вход которой поступает сигнал логическая единица с первого порогового органа 5, который обеспечивает контроль уровня напряжения 3Uo и обеспечивает надежную отстройку устройства от возможной несимметрии защищаемой сети. При этом на выходе логической схемы И 12 форм1фуется логический сигнал «1 ( с действием на сигнал).

При возникновении замыкания на землю через перемежающуюся дугу срабатьшают оба измерительных органа 8 и 9, т.к. первый измерите. орган 8 фиксирует замыкание на защищаемом присоединении, а второй измерительный орган 9 выявляет несинусоидальность формы тока нулевой последовательности. Это выполняется по фиксации появления высокочастотных составляющих в токе 31о или по наличио пауз в токе.

Если замьжания на землю сопровождаются перенапряжениями в сети, то происходит срабатывание второго порогового органа 6, что обеспечивает появление на его выходе сигнала логическая единица. Одновременное срабатывание второго порогового органа 6 и второго измерите. органа 4 приводит к появлению сигнала логическая единица на выходе первой логической схемы И 11, формирующей сигнал отключения. Необходимо отметить что срабатывание второго измерите.пьного органа возможно только при срабатьшании первого измерительного органа.

Если же замьпсания на землю через перемежающуюся дугу не сопровождаются перенапряжениями, то в этом случае устройство работает как при металлических замьжаниях на землю.

При переходе однофазных замыкашш на землю в двойные замыкания на землю, ток протекающий через трансформатор тока нулевой последовательности двух присоединений, повьппается до уровня токов двухфазного короткого замыкания и в этом случае целесообразно быстродействующее отключение, по крайней мере, одного из прнсоединений, что обеспечивается за счет срабатьшания первого 6 и третьего 7 пороговых органов.

При одиночных пробоях изоляции защищаемого присоединения происходит срабатывание первого юмерительного органа 3 и записи сигнала логическая единица в счетчик пробоев 10, что позволит провести своевременные профилактические работы на защищаемом присоединении.

Таким образом, введение дополнительных элементов и связей в предлагаемом устройстве позволяет выполнить защиту адаптивной, т.е. ее алгоритм действия зависит от режима занщщаемой сети.

1.Устройство для защиты от однофазных замьпсаний на землю в сети с изолированной нейтралью. А.С 1651335 СССР, МКИ ПО2П 3/16. Бухтояров В. Ф. - Опубл. 23.05.91, Бюл. №19.

2.Защита от замыканий на землю мальш током. А practical protective relay for clown-conductor faults / Jeerings D.I., binders J.R. // IEEE Trans Power. Deliv.. - 1991.-6, №2-c 565-571

3.Croud fault protective relay. Strickland William A; Westinghouse Electric Согр.Пат США 4566053. Опубл. 21.06.86. МКИ НО2Н 3/16, НКИ 361/42

4.Устройство для защнты группы линий сети с изолированной нейтралью от двойных замыканий на землю. Гевдерман Ж.П., Жереб А.А. - А.С. 1196986, МКИ ПО2Н 3/16. - Опубл. в 1985, №45.

5.Дударев Л.Е., Зубков В.В. Проблемы защиты от замьпсаний на землю в сетях 6-35 кВ. - Электричество, 1979, №2, с. 8-12.

Директор филиала ОАО «РостовэнШ - 4;

Литература

Заявщель:

-- лVV

Claims (1)

1. Устройство защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, первый и второй измерительные органы, счетчик пробоев, первый и второй органы задержки на возврат, первую логическую схему И, отличающееся тем, что дополнительно введены первый, второй и третий пороговые органы, вторая и третья логические схемы И, первый вход которой соединен с выходом первого порогового органа, а второй вход которого третьей логической схемы И соединен с выходом третьего порогового органа, вход соединен с выходом промежуточного трансформатора тока, вход первого порогового органа соединен с выходом промежуточного трансформатора напряжения, к выходу которого также подключен второй вход первого измерительного органа, вход первого порогового органа, вход второго порогового органа, а его вход соединен с первым входом первой логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго органа времени задержки на возврат, а его вход соединен с выходом второго измерительного органа, первый вход которого подключен к выходу первого измерительного органа, а второй вход второго измерительного органа соединен с выходом промежуточного трансформаторного тока, первый вход второй логической схемы И соединен с выходом первого органа времени задержки на возврат, а его вход соединен с выходом первого измерительного органа, первый вход которого подключен к выходу промежуточного трансформатора тока, вход счетчика пробоев соединен с выходом первого измерительного органа, а второй вход второй логической схемы И соединен с выходом первого порогового элемента.