RU168130U1

RU168130U1 - DEVICE FOR PROTECTING LINES WITH INSULATED NEUTRAL

Info

Publication number: RU168130U1
Application number: RU2016134499U
Authority: RU
Inventors: Павел Сергеевич Пинчуков; Светлана Игоревна Макашева
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-01-18

Abstract

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью относится к релейной защите параллельных линий электропередачи с изолированной нейтралью разного класса напряжения, в частности для защиты от однофазных замыканий на землю (далее - ОЗЗ) линий напряжением 6-35 кВ.Технический результат заключается в предотвращении перерыва электроснабжения ответственных потребителей за счет сохранения работоспособности неповрежденных линий меньшего класса напряжения при возникновении ОЗЗ на линии более высокого класса напряжения путем селективного отключения только поврежденной линии.Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью содержит два блока защиты от однофазных замыканий на землю, каждый из которых включает датчик тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности и реле времени, а также инвертор, конъюнктор и усилитель.Первым входом устройства, предназначенным для его подключения в начало защищаемой линии меньшего класса напряжения к шинам подстанции, является вход датчика тока нулевой последовательности первого блока защиты от ОЗЗ, вторым его входом, предназначенным для подключения к шинам подстанции линии меньшего класса напряжения, - вход датчика напряжения нулевой последовательности первого блока защиты от ОЗЗ, третьим его входом, предназначенным для его подключения в начало защищаемой линии большего класса напряжения к шинам подстанции, - вход датчика тока нулевой последовательности второго блока защиты от ОЗЗ, четвертым его входом, предназначенным для его подключения к шинам подстанции линии большего классаThe device for protecting lines with insulated neutral refers to the relay protection of parallel power lines with insulated neutral of different voltage classes, in particular for protection of single-phase earth faults (hereinafter - OZZ) of voltage lines 6-35 kV. The technical result is to prevent interruption of power supply to responsible consumers by maintaining the operability of undamaged lines of a lower voltage class in the event of an SCR on a line of a higher voltage class by selective about disconnecting only the damaged line. The device for protecting lines with insulated neutral contains two blocks of protection against single-phase earth faults, each of which includes a zero-sequence current sensor, a zero-sequence voltage sensor, a zero-sequence power direction relay and a time relay, as well as an inverter, conjunctor and amplifier. The first input of the device, intended for its connection to the beginning of the protected line of a lower voltage class to the substation buses, is the input of the current sensor the zero sequence of the first block of protection against OZZ, its second input, designed to connect to the substation busbars of the line of a lower voltage class, - the input of the voltage sensor of the zero sequence of the first block of protection against OZZ, its third input, intended to connect it to the beginning of the protected line of a larger voltage class to the buses of the substation, - the input of the zero-sequence current sensor of the second block of protection against OZZ, its fourth input, intended for its connection to the buses of the substation of the line larger to lassa

Description

Полезная модель относится к релейной защите параллельных линий электропередачи с изолированной нейтралью разного класса напряжения, в частности для защиты от однофазных замыканий на землю (далее - ОЗЗ) линий напряжением 6-35 кВ.The utility model relates to the relay protection of parallel power lines with isolated neutral of different voltage classes, in particular for protection against single-phase earth faults (hereinafter - OZZ) of lines with a voltage of 6-35 kV.

Общеизвестно, что одним из основных требований, предъявляемых к релейным защитам элементов систем электроснабжения, в том числе линий электропередачи, является селективность, поэтому отключение одной из параллельных линий при любом виде повреждения в ней не должно сопровождаться отключением оставшейся части системы электроснабжения. Вместе с тем, существуют системы электроснабжения, конфигурация которых включает две и более параллельных линий разного класса напряжения, находящиеся в непосредственной близости друг от друга. Именно для таких линий электропередачи известны случаи неселективного отключения параллельных линий меньшего класса напряжения при однофазных замыканиях на землю на параллельной линии большего класса напряжения. Отключение неповрежденной линии вызывает перерыв электроснабжения ответственных потребителей, что может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, нарушение функционирования объектов связи и транспорта.It is well known that one of the main requirements for relay protection of elements of power supply systems, including power lines, is selectivity, so disconnecting one of the parallel lines for any type of damage in it should not be accompanied by shutting down the remaining part of the power supply system. At the same time, there are power supply systems, the configuration of which includes two or more parallel lines of different voltage classes, which are in close proximity to each other. It is for such power lines that cases of non-selective disconnection of parallel lines of a smaller voltage class during single-phase earth faults on a parallel line of a larger voltage class are known. The disconnection of the undamaged line causes an interruption in the power supply of responsible consumers, which can entail a danger to people's lives, significant material damage, disruption of the functioning of communication and transport facilities.

Известно устройство для защиты линий с изолированной нейтралью, принцип работы которого основан на срабатывании устройства на появляющиеся при ОЗЗ в поврежденной линии токи и напряжения нулевой последовательности [Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Желдориздат, 2002, с. 252-254].A device for protecting lines with an isolated neutral is known, the principle of which is based on the operation of the device for currents and voltages of zero sequence that appear when a fault occurs in the fault line [EPurnov EP Relay protection. Textbook for high schools. transp. - M .: Zheldorizdat, 2002, p. 252-254].

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью установлено на подстанции в месте подключения начала защищаемой линии к питающим шинам.A device for protecting lines with insulated neutral is installed at the substation at the point of connection of the beginning of the protected line to the supply buses.

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью представляет собой блок защиты от ОЗЗ, который содержит датчик тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности и реле времени.The device for protecting lines with insulated neutral is a protection block against OZZ, which contains a zero-sequence current sensor, a zero-sequence voltage sensor, a zero-sequence power direction relay and a time relay.

Первым входом блока защиты от ОЗЗ является вход датчика тока нулевой последовательности, вторым его входом - вход датчика напряжения нулевой последовательности, а выходом блока защиты от ОЗЗ - выход реле времени.The first input of the protection block against OZZ is the input of the zero sequence current sensor, its second input is the input of the voltage sensor of the zero sequence, and the output of the protection block from the OZZ is the output of the time relay.

Выход датчика тока нулевой последовательности соединен с первым входом реле направления мощности нулевой последовательности, а выход датчика напряжения нулевой последовательности - с его вторым входом.The output of the zero sequence current sensor is connected to the first input of the zero sequence power direction switch, and the output of the zero sequence voltage sensor is connected to its second input.

Выход реле направления мощности нулевой последовательности соединен с входом реле времени.The output of the zero direction power direction switch is connected to the time relay input.

Первый вход блока защиты от ОЗЗ подключен к началу защищаемой линии в месте ее подключения к шинам подстанции, его второй вход - к шинам подстанции, а его выход - к исполнительным цепям привода выключателя защищаемой линии.The first input of the protection block against OZZ is connected to the beginning of the protected line in the place of its connection to the substation buses, its second input to the substation buses, and its output to the executive circuits of the protected circuit breaker drive.

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью работает следующим образом.Device for protecting lines with insulated neutral operates as follows.

Работа устройства для защиты линий с изолированной нейтралью рассмотрена на примере его работы при однофазном замыкании на землю на одной из двух параллельных линий разного класса напряжения.The operation of the device for protecting lines with isolated neutral is considered as an example of its operation in case of a single-phase earth fault on one of two parallel lines of a different voltage class.

1. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью установлено на каждой из параллельных линий разного класса напряжений, например, 6-35 кВ, а однофазное замыкание на землю происходит на линии меньшего класса напряжения.1. A device for protecting lines with insulated neutral is installed on each of the parallel lines of a different voltage class, for example, 6-35 kV, and a single-phase earth fault occurs on a line of a lower voltage class.

При появлении однофазного замыкания на землю в поврежденной линии меньшего класса напряжения на шинах подстанции нарушается симметрия системы фазных напряжений и формируется напряжение нулевой последовательности, а в самой поврежденной линии возникает ток нулевой последовательности, который протекает в направлении от шин подстанции к месту ОЗЗ.When a single-phase earth fault occurs in a damaged line of a lower voltage class on the substation buses, the symmetry of the phase voltage system is violated and a zero-sequence voltage is generated, and a zero-sequence current occurs in the damaged line itself, which flows in the direction from the substation buses to the OZZ site.

Ток и напряжение нулевой последовательности фиксируются соответственно датчиком тока нулевой последовательности и датчиком напряжения нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ.The current and voltage of the zero sequence are recorded respectively by the sensor of the current of the zero sequence and the sensor of the voltage of the zero sequence of the block protection against OZZ.

Далее ток и напряжение нулевой последовательности поступают на реле направления мощности нулевой последовательности упомянутого блока. Поступившие на реле направления мощности нулевой последовательности ток и напряжения нулевой последовательности имеют значение угла сдвига фаз между своими векторами 90 гр. эл. при отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности.Next, the zero-sequence current and voltage are supplied to the zero-sequence power direction relay of the block. The current and voltage of the zero sequence received on the zero-direction power direction relay have a phase angle of 90 g between their vectors. email when the zero-sequence current vector lags behind the zero-sequence voltage vector.

При таком значении угла сдвига фаз и отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ поврежденной линии срабатывает с формированием сигнала на запуск реле времени и передает его на вход реле времени упомянутого блока. При поступлении такого сигнала на реле времени оно задерживает его величину выдержки времени. По достижении выдержки времени сигнал напряжения с реле времени блока защиты от ОЗЗ поступает на привод выключателя поврежденной линии.With this value of the phase shift angle and the lag of the zero sequence current vector from the zero sequence voltage vector of the zero sequence power direction relay of the protection block from the fault protection line of the faulty line, it triggers a signal to start the time relay and passes it to the input of the time relay of the said block. When such a signal arrives at the time relay, it delays its time delay value. When the time delay is reached, the voltage signal from the time relay of the protection block against OZZ is supplied to the circuit breaker drive of the damaged line.

При поступлении сигнала на срабатывание привода выключателя поврежденной линии выключатель отключает поврежденную линию меньшего класса напряжения, что позволяет предотвратить развитие крупной аварии и сохранить работоспособность оставшейся части системы электроснабжения.When a signal arrives at the operation of the circuit breaker drive of the damaged line, the circuit breaker disconnects the damaged line of a lower voltage class, which prevents the development of a major accident and maintains the operability of the remaining part of the power supply system.

Одновременно в неповрежденной линии большего класса напряжения электрическое поле, созданное напряжением нулевой последовательности поврежденной линии, индуцирует наведенное напряжение, величина которого значительно меньше величин фазных напряжений в этой линии, что не нарушает ее симметрию.At the same time, in an undamaged line of a larger voltage class, an electric field created by the zero sequence voltage of the damaged line induces an induced voltage, the value of which is much less than the phase voltage values in this line, which does not violate its symmetry.

При сохранении симметрии системы фазных напряжений в неповрежденной линии на шинах подстанции из-за отсутствия условий не создается напряжение нулевой последовательности. Ток нулевой последовательности в этой неповрежденной линии формируется продольными емкостями фаз упомянутой линии и протекает в ней в направлении от конца линии через шины подстанции к месту ОЗЗ в поврежденной линии.While maintaining the symmetry of the phase voltage system in the undamaged line on the substation buses, due to the absence of conditions, a zero sequence voltage is not created. The zero sequence current in this intact line is formed by the longitudinal capacitances of the phases of the mentioned line and flows in it in the direction from the end of the line through the substation buses to the OZZ site in the damaged line.

Датчик тока нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ неповрежденной линии большего класса напряжения фиксирует ток нулевой последовательности неповрежденной линии, а датчик напряжения нулевой последовательности упомянутого блока находится в состоянии ожидания без формирования выходного сигнала.The zero-sequence current sensor of the block of protection against the fault of an undamaged line of a larger voltage class detects the zero-sequence current of the undamaged line, and the zero-sequence voltage sensor of the block is in the standby state without generating an output signal.

Далее в неповрежденной линии в реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ поступает только ток нулевой последовательности, и поэтому реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ неповрежденной линии находится в состоянии ожидания без формирования сигнала на запуск реле времени упомянутого блока.Further, in the undamaged line, only the zero sequence current is supplied to the zero sequence power direction relay of the OZZ protection unit, and therefore, the zero sequence power direction relay of the unprotected line OZZ protection unit is in the standby state without generating a signal to start the time relay of the said unit.

При отсутствии такого сигнала на входе реле времени блока защиты от ОЗЗ неповрежденной линии большего класса напряжения оно также находится в состоянии ожидания без формирования сигнала на срабатывание привода выключателя неповрежденной линии. Отсутствие сигнала на входе привода выключателя этой линии соответствует состоянию покоя этого привода и неизменному включенному состоянию выключателя неповрежденной линии. Эта неповрежденная линия большего класса напряжения находится во включенном работоспособном состоянии.In the absence of such a signal at the input of the time relay of the block of protection against short-circuit protection of an intact line of a larger voltage class, it is also in a standby state without generating a signal to operate the circuit breaker drive of the undamaged line. The absence of a signal at the input of the circuit breaker drive of this line corresponds to the idle state of this drive and the unchanged on state of the circuit breaker of the undamaged line. This intact line of a larger voltage class is in an operational state.

2. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью установлено на каждой из параллельных линий разного класса напряжений, например, 6-35 кВ, и однофазное замыкание на землю происходит на линии большего класса напряжения.2. A device for protecting lines with insulated neutral is installed on each of the parallel lines of a different voltage class, for example, 6-35 kV, and a single-phase earth fault occurs on lines of a larger voltage class.

При появлении однофазного замыкания на землю в поврежденной линии большего класса напряжения на шинах подстанции нарушается симметрия системы фазных напряжений и формируется напряжение нулевой последовательности, а в самой поврежденной линии возникает ток нулевой последовательности, который протекает в направлении от шин подстанции к месту ОЗЗ.When a single-phase earth fault occurs in a damaged line of a larger voltage class on the substation buses, the symmetry of the phase voltage system is violated and a zero-sequence voltage is generated, and a zero-sequence current occurs in the damaged line itself, which flows in the direction from the substation buses to the OZZ site.

Одновременно в неповрежденной линии меньшего класса напряжения электрическое поле, созданное напряжением нулевой последовательности поврежденной линии, индуцирует наведенное напряжение, величина которого соизмерима с величинами фазных напряжений в этой линии, что нарушает ее симметрию.At the same time, in an undamaged line of a lower voltage class, an electric field created by the zero sequence voltage of the damaged line induces an induced voltage, the magnitude of which is comparable to the phase voltages in this line, which violates its symmetry.

При нарушении симметрии системы фазных напряжений в неповрежденной линии на шинах подстанции формируется напряжение нулевой последовательности, и в самой неповрежденной линии протекает ток нулевой последовательности в направлении от конца линии через шины подстанции к месту ОЗЗ поврежденной линии.If the phase voltage system symmetry is broken in the undamaged line, substation voltage is generated on the substation tires, and the zero sequence current flows in the undamaged line itself from the end of the line through the substation tires to the fault location of the damaged line.

Токи и напряжения нулевой последовательности каждой линии фиксируются соответствующими датчиками тока и напряжения нулевой последовательности блоков защиты от ОЗЗ каждой линий.The currents and voltages of the zero sequence of each line are fixed by the corresponding sensors of current and voltage of the zero sequence of the protection blocks from the OZZ of each line.

Далее соответствующие токи и напряжения нулевой последовательности блоков защиты от ОЗЗ каждой линии поступают соответственно на реле направления мощности нулевой последовательности упомянутых блоков каждой линии. Поступившие на реле направления мощности нулевой последовательности каждого блока защиты от ОЗЗ соответствующие ток и напряжение нулевой последовательности каждой линии имеют значение угла сдвига фаз между своими векторами 90 гр. эл. при отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности.Further, the corresponding currents and voltages of the zero sequence of the protection blocks from the OZZ of each line are respectively supplied to the zero direction power relay of the mentioned blocks of each line. Corresponding current and voltage of the zero sequence of each line received on the zero direction power direction relay of each block of protection against OZZ have a phase angle of 90 vectors between their vectors. email when the zero-sequence current vector lags behind the zero-sequence voltage vector.

При таком значении угла сдвига фаз и отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности реле направления мощности нулевой последовательности блоков защиты от ОЗЗ каждой линии срабатывает с формированием сигнала на запуск реле времени каждого блока защиты от ОЗЗ.With this value of the phase angle and the lag of the zero-sequence current vector from the zero-sequence voltage vector, the zero-direction power direction relay of the protection blocks from OZZ of each line is triggered with the formation of a signal to start the time relay of each protection block from OZZ.

При поступлении такого сигнала на реле времени блока защиты от ОЗЗ каждой линии каждое реле времени начинает отсчитывать выдержку времени и по ее достижении формирует сигнал на срабатывание соответствующего привода выключателя поврежденной линии большего класса напряжения и неповрежденной линии меньшего класса напряжения. При поступлении сигнала на срабатывание привод выключателя каждой линии срабатывает и его выключатель отключает соответствующую линию. Обе линии отключаются.When such a signal arrives at the time relay of the protection block from the protection factor of each line, each time relay starts counting the time delay and, when it is reached, generates a signal for the operation of the corresponding circuit breaker drive of a damaged line of a higher voltage class and an intact line of a lower voltage class. When a response signal is received, the circuit breaker drive of each line is activated and its circuit breaker disconnects the corresponding line. Both lines are disconnected.

Отключение обеих линий позволяет предотвратить развитие крупной аварии, однако отключение неповрежденной линии меньшего класса напряжения приводит к перерыву электроснабжения ответственных потребителей, что влечет за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, нарушение функционирования объектов связи и транспорта.Disabling both lines can prevent the development of a major accident, however, disconnecting an undamaged line of a lower voltage class leads to interruption of power supply to responsible consumers, which entails a danger to people's lives, significant material damage, disruption of the functioning of communication and transport facilities.

Достоинством известного устройства для защиты линий с изолированной нейтралью является высокая чувствительность, которая обеспечивает подавляющее большинство отключений ОЗЗ поврежденной линии и предотвращение развития крупной аварии в энергосистеме. Это обусловлено своевременным отключением поврежденной линии при ОЗЗ.The advantage of the known device for protecting lines with isolated neutral is its high sensitivity, which provides the vast majority of shutdowns of the fault line of the damaged line and the prevention of a major accident in the power system. This is due to the timely shutdown of the damaged line during OZZ.

Недостаток известного устройства для защиты линий с изолированной нейтралью заключается в перерыве электроснабжения ответственных потребителей. Это обусловлено тем, что одновременно с отключением поврежденной линии отключаются и параллельные неповрежденные линии системы электроснабжения.A disadvantage of the known device for protecting lines with insulated neutral is the interruption of power supply to responsible consumers. This is due to the fact that simultaneously with the disconnection of the damaged line, parallel undamaged lines of the power supply system are disconnected.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является устройство для защиты линий с изолированной нейтралью, принцип действия которого основан на срабатывании устройства при при междуфазных коротких замыканиях, однофазных и двойных замыканиях на землю в поврежденной линии. [Дынькин Б.Е., Коростелев Д.Н. Патент 2174276 РФ, МПК⁷ Н02Н 3/16. Устройство для защиты линии с изолированной нейтралью / (РФ); ДВГУПС (РФ). - №2000101638/09; Заявлено 20.01.2000; Опубл. 27.09.2001, Бюл. №27 - 8 с.: 2 ил.].The closest to the claimed solution in terms of the essential features and the achieved result is a device for protecting lines with isolated neutral, the principle of which is based on the operation of the device during interphase short circuits, single-phase and double earth faults in a damaged line. [Dynkin B.E., Korostelev D.N. Patent 2174276 of the Russian Federation, IPC ⁷ Н02Н 3/16. Device for line protection with isolated neutral / (RF); DVGUPS (RF). - No.2000101638 / 09; Claimed on January 20, 2000; Publ. 09/27/2001, Bull. No. 27 - 8 pp.: 2 ill.].

Каждое устройство для защиты линий с изолированной нейтралью установлено на подстанции в месте подключения начала каждой защищаемой линии к питающим шинам.Each device for protecting lines with insulated neutral is installed in a substation at the point of connection of the beginning of each protected line to the supply buses.

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью содержит блок защиты от однофазных замыканий на землю (далее - блок защиты от ОЗЗ), блок защиты от междуфазных коротких замыканий, блок защиты от двойных замыканий на землю (далее - блок защиты от ДЗЗ), сумматор, конъюнктор и усилитель.The device for protecting lines with insulated neutral contains a block of protection against single-phase earth faults (hereinafter referred to as a protection block against earth fault protection), a block of protection against phase-to-phase short circuits, a block of protection against double earth faults (hereinafter referred to as a block of protection against earth fault), an adder, a conjunctor and amplifier.

Первым входом устройства для защиты линий с изолированной нейтралью является первый вход блока защиты от ОЗЗ, вторым входом - второй вход блока защиты от ОЗЗ, третьим входом - вход блока защит от междуфазных коротких замыканий. Выходом устройства для защиты линий с изолированной нейтралью является выход усилителя.The first input of the device for protecting lines with insulated neutral is the first input of the protection block against OZZ, the second input is the second input of the protection block against OZZ, the third input is the input of the protection block against interphase short circuits. The output of the device for protecting lines with isolated neutral is the output of the amplifier.

Первый и третий вход устройства для защиты линий с изолированной нейтралью подключен к началу каждой защищаемой линии в месте ее подключения к шинам подстанции, его второй вход - к шинам подстанции, а выход - к исполнительным цепям соответствующего привода выключателя защищаемой линии.The first and third input of the device for protecting lines with insulated neutral is connected to the beginning of each protected line in the place of its connection to the substation buses, its second input to the substation buses, and the output to the executive circuits of the corresponding protected circuit breaker drive.

Блок защиты от ОЗЗ устройства для защиты предназначен для защиты линии от ОЗЗ и содержит датчики тока нулевой последовательности и напряжения нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности, реле времени.The block of protection against the OZZ of the protection device is designed to protect the line from the OZZ and contains sensors of the zero-sequence current and voltage of the zero-sequence, the direction relay of the zero-sequence power, the time relay.

Первым входом блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты является вход датчика тока нулевой последовательности, вторым его входом - вход датчика напряжения нулевой последовательности. Первым выходом блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты является выход реле времени, вторым его выходом - выход реле направления мощности нулевой последовательности, а третьим его выходом - выход датчика напряжения нулевой последовательности.The first input of the protection block against the protective current protection device of the protection device is the input of the zero-sequence current sensor, and its second input is the input of the zero-sequence voltage sensor. The first output of the protection block against the protection device protection device is the time relay output, its second output is the output of the zero-sequence power direction switch, and its third output is the output of the zero-sequence voltage sensor.

Выход датчика тока нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты соединен с первым входом реле направления мощности нулевой последовательности упомянутого блока, а выход датчика напряжения нулевой последовательности - с его вторым входом. Выход реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты линий соединен с входом реле времени упомянутого блока.The output of the zero-sequence current sensor of the protection block against the OZZ of the protection device is connected to the first input of the zero-sequence power direction relay of the said unit, and the output of the zero-sequence voltage sensor is connected to its second input. The output of the zero-direction power directional relay of the protection block against OZZ of the line protection device is connected to the input of the time relay of the said block.

Блок защиты от междуфазных коротких замыканий предназначен для защиты линии с изолированной нейтралью от междуфазных коротких замыканий.The interphase short circuit protection unit is designed to protect the line with isolated neutral from interphase short circuits.

Блок защиты от ДЗЗ предназначен для защиты линии от двойных замыканий на землю и имеет запускающий и управляющий входы и один выход.The remote sensing protection unit is designed to protect the line from double earth faults and has start and control inputs and one output.

Сумматор предназначен для объединения входящих в него сигналов и представляет собой логический элемент ИЛИ, имеющий два входа для сигналов напряжения уровня логических нуля и единицы и выход напряжения уровня логических нуля или единицы.The adder is designed to combine the signals included in it and is an OR gate having two inputs for logic level zero and one voltage signals and a logic zero or one level voltage output.

Конъюнктор предназначен для объединения поступающих на него сигналов напряжения уровня логических нуля и единицы и представляет собой логический элемент ЗАПРЕТ, имеющий прямой и инверсный входы и выход результирующего сигнала напряжения уровня логических нуля или единицы.The conjunctor is intended for combining logic zero and one level voltage signals arriving at it and is a logic element PROHIBITION, which has direct and inverse inputs and output of the resulting voltage signal of logic level zero or one.

Усилитель предназначен для усиления выходного сигнала напряжения уровня логических нуля или единицы.The amplifier is designed to amplify the output signal voltage level logical zero or one.

Первый вход блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты линий подключен к началу защищаемой линии в месте ее подключения к шинам подстанции, его второй вход - к шинам подстанции. Первый выход блока защиты от ОЗЗ соединен с одним из входов сумматора устройства для защиты линий, второй его выход - с запускающим входом блока защиты от ДЗЗ, а третий выход - с измерительным входом блока защиты от ДЗЗ упомянутого устройства.The first input of the block of protection against the protection zone of the device for protecting lines is connected to the beginning of the protected line in the place of its connection to the substation buses, its second input to the substation buses. The first output of the protection block against OZZ is connected to one of the inputs of the adder of the device for protecting lines, its second output is to the triggering input of the protection block against remote sensing, and the third output is from the measuring input of the protection block against remote sensing of the said device.

Вход блока защиты от междуфазных коротких замыканий подключен к началу защищаемой линии в месте ее присоединения к шинам подстанции, а выход блока - к другому входу сумматора упомянутого устройства. Выход сумматора соединен с прямым входом конъюнктора.The input of the interphase short circuit protection unit is connected to the beginning of the protected line at the point of its connection to the substation buses, and the output of the unit is connected to another input of the adder of the said device. The output of the adder is connected to the direct input of the conjunctor.

Выход блока защиты от ДЗЗ соединен с инверсным входом конъюнктора. Выход конъюнктора соединен с входом усилителя.The output of the remote sensing protection unit is connected to the inverse input of the conjunctor. The output of the conjunctor is connected to the input of the amplifier.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При однофазном замыкании на землю срабатывание устройства для защиты линий с изолированной нейтралью осуществляет блок защиты от ОЗЗ, при междуфазных коротких замыканиях - блок защиты от междуфазных коротких замыканий, а при двойных замыканиях на землю - совместно блок защиты от ОЗЗ и блок защиты от ДЗЗ упомянутого устройства.In case of a single-phase earth fault, the device for protecting lines with isolated neutral is activated by the protection block against OZZ, in case of interphase short circuits - by the protection block from interphase short circuits, and in case of double earth faults - together the protection block from OZZ and the protection block against remote sensing of the said device .

Работа устройства для защиты линий с изолированной нейтралью рассмотрена на примере его работы при однофазном замыкании на землю.The operation of the device for protecting lines with isolated neutral is considered as an example of its operation in case of a single-phase earth fault.

1. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью установлено на каждой из параллельных линий разного класса напряжений, например, 6-35 кВ, и однофазное замыкание на землю происходит на линии меньшего класса напряжения.1. A device for protecting lines with insulated neutral is installed on each of the parallel lines of a different voltage class, for example, 6-35 kV, and a single-phase earth fault occurs on the line of a lower voltage class.

При появлении однофазного замыкания на землю в поврежденной линии меньшего класса напряжения на шинах подстанции нарушается симметрия системы фазных напряжений и формируется напряжение нулевой последовательности, а в самой поврежденной линии возникает ток нулевой последовательности, который протекает в ней в направлении от шин подстанции к месту ОЗЗ.When a single-phase earth fault occurs in a damaged line of a lower voltage class on the substation buses, the symmetry of the phase voltage system is violated and a zero-sequence voltage is generated, and a zero-sequence current arises in the damaged line itself, which flows in it from the substation buses to the OZZ site.

Ток и напряжение нулевой последовательности фиксируются соответственно датчиком тока нулевой последовательности и датчиком напряжения нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты в поврежденной линии меньшего класса напряжения.The current and voltage of the zero sequence are recorded respectively by the zero-sequence current sensor and the zero-sequence voltage sensor of the protection block against the OZZ device for protection in a damaged line of a lower voltage class.

Далее ток и напряжения нулевой последовательности поступают на реле направления мощности нулевой последовательности упомянутого блока устройства для защиты поврежденной линии. Поступившие на реле направления мощности нулевой последовательности ток и напряжения нулевой последовательности имеют значение угла сдвига фаз между своими векторами 90 гр. эл. при отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности.Next, the zero-sequence current and voltage are supplied to the zero-sequence power direction relay of the said unit unit to protect the damaged line. The current and voltage of the zero sequence received on the zero-direction power direction relay have a phase angle of 90 g between their vectors. email when the zero-sequence current vector lags behind the zero-sequence voltage vector.

При таком значении угла сдвига фаз и отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты поврежденной линии меньшего класса напряжения срабатывает с формированием сигнала напряжения уровня логической единицы на запуск реле времени упомянутого устройства.With this value of the phase shift angle and the lag of the zero sequence current vector from the zero sequence voltage vector of the zero sequence power direction relay of the protection block from the protection device of the protection device for protecting a damaged line of a lower voltage class, it triggers a voltage signal of the logical unit level to start the time relay of the said device.

При поступлении такого сигнала на реле времени устройства для защиты в поврежденной линии оно задерживает его на величину выдержки времени. По достижении выдержки времени сигнал напряжения уровня логической единицы с первого выхода блока защиты от ОЗЗ поступает на один из входов сумматора устройства для защиты.When such a signal arrives at the time relay of the device for protection in the damaged line, it delays it by the amount of time delay. Upon reaching the time delay, the voltage signal of the level of the logical unit from the first output of the protection block against OZZ goes to one of the inputs of the adder of the device for protection.

При отсутствии междуфазных коротких замыканий блок защиты от междуфазных коротких замыканий устройства для защиты поврежденной линий формирует сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на другой вход сумматора устройства для защиты.In the absence of interphase short circuits, the unit for protecting against interphase short circuits of the device for protecting damaged lines generates a voltage signal of the logic zero level, which is fed to the other input of the adder of the device for protection.

При такой комбинации входных сигналов на выходе сумматора устройства для защиты поврежденной линии формируется сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает на прямой вход конъюнктора устройства для защиты.With this combination of input signals, the output of the adder of the device to protect the damaged line generates a voltage signal of the logic unit level, which is fed to the direct input of the conjunctor of the device for protection.

При отсутствии двойных замыканий на землю блок защиты от ДЗЗ устройства для защиты поврежденной линий формирует сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на инверсный вход конъюнктора устройства для защиты.In the absence of double earth faults, the protection block against remote sensing of the device for protecting damaged lines generates a voltage signal of the logic zero level, which is fed to the inverse input of the device conjunct for protection.

При такой комбинации входных сигналов на входах конъюнктора устройства для защиты на его выходе формируется сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает на усилитель устройства для защиты поврежденной линии.With this combination of input signals at the inputs of the device’s conjunctor for protection, a voltage signal of the logical unit level is generated at its output, which is fed to the device’s amplifier to protect the damaged line.

Повышенное усилителем напряжение подается на привод выключателя поврежденной линии меньшего класса напряжения, и выключатель отключает эту линию. Отключение поврежденной линии позволяет предотвратить развитие крупной аварии и сохранить работоспособность оставшейся части системы электроснабжения.The voltage increased by the amplifier is supplied to the circuit breaker drive of the damaged line of a lower voltage class, and the circuit breaker disconnects this line. Disabling the damaged line helps prevent the development of a major accident and maintain the operability of the remaining part of the power supply system.

Одновременно с появлением ОЗЗ в поврежденной линии в неповрежденной линии большего класса напряжения электрическое поле, созданное напряжением нулевой последовательности поврежденной линии, индуцирует наведенное напряжение, величина которого значительно меньше величин фазных напряжений в этой линии, что не нарушает ее симметрию.Simultaneously with the appearance of an SCR in a damaged line in an undamaged line of a larger voltage class, an electric field created by the zero sequence voltage of the damaged line induces an induced voltage, the value of which is much less than the phase voltage values in this line, which does not violate its symmetry.

При сохранении симметрии системы фазных напряжений в неповрежденной линии на шинах подстанции из-за отсутствия условий напряжение нулевой последовательности не создается. Ток нулевой последовательности в этой неповрежденной линии формируется продольными емкостями фаз упомянутой линии и протекает в ней в направлении от конца линии через шины подстанции к месту ОЗЗ в поврежденной линии.While maintaining the symmetry of the phase voltage system in the undamaged line on the substation buses due to the lack of conditions, zero sequence voltage is not created. The zero sequence current in this intact line is formed by the longitudinal capacitances of the phases of the mentioned line and flows in it in the direction from the end of the line through the substation buses to the OZZ site in the damaged line.

Датчик тока нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты неповрежденной линии фиксирует ток нулевой последовательности неповрежденной линии, а датчик напряжения нулевой последовательности упомянутого блока находится в состоянии ожидания без формирования выходного сигнала. Далее на реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ упомянутого устройства для защиты поступает только ток нулевой последовательности, и поэтому реле направления мощности блока защиты от ОЗЗ упомянутого устройства для защиты этой линии находится в состоянии ожидания и на его выходе формируется сигнал напряжения уровня логического нуля.The zero-sequence current sensor of the block of protection against OZZ of the intact line protection device detects the zero-sequence current of the undamaged line, and the zero-sequence voltage sensor of the said block is in the standby state without generating an output signal. Further, only the zero-sequence current is supplied to the zero-sequence directional power relay of the OZZ protection unit of the said device for protection, and therefore, the zero-sequence power directional relay of the protection block of the OZZ of the said device for protecting this line is in the standby state and a logic zero level voltage signal is generated at its output .

При поступлении такого сигнала на реле времени блока защиты от ОЗЗ устройства для защиты неповрежденной линии оно также находится в состоянии ожидания и на его выходе устанавливается напряжение уровня логического нуля, которое поступает на один из входов сумматора упомянутого устройства.When such a signal arrives at the time relay of the protection block from the protection device of the device for protecting an intact line, it is also in a standby state and a logic zero voltage is set at its output, which is applied to one of the inputs of the adder of the said device.

При отсутствии междуфазных коротких замыканий блок защиты от междуфазных коротких замыканий устройства для защиты неповрежденной линии большего класса напряжения формирует сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на другой вход сумматора упомянутого устройства.In the absence of interphase short circuits, the unit for protecting against interphase short circuits of the device for protecting an intact line of a larger voltage class generates a voltage signal of the logic zero level, which is fed to the other input of the adder of the said device.

При такой комбинации входных сигналов на выходе сумматора устройства для защиты неповрежденной линии большего класса напряжения формируется сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на прямой вход конъюнктора упомянутого устройства.With this combination of input signals at the output of the adder of the device to protect the intact line of a larger voltage class, a voltage signal of the logic zero level is generated, which is fed to the direct input of the conjunctor of the said device.

При этом при отсутствии двойных замыканий на землю блок защиты от ДЗЗ устройства для защиты неповрежденной линий также формирует сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на инверсный вход конъюнктора упомянутого устройства.In this case, in the absence of double earth faults, the protection block against remote sensing of the device for protecting intact lines also generates a voltage signal of the logic zero level, which is fed to the inverse input of the conjunctor of the said device.

При такой комбинации входных сигналов на выходе конъюнктора устройства для защиты формируется сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на в усилитель упомянутого устройства для защиты неповрежденной линии большего класса напряжения.With this combination of input signals, the output of the conjunctor of the device for protection generates a voltage signal of the logic zero level, which is fed to the amplifier of the said device to protect the intact line of a larger voltage class.

На выходе усилителя устройства для защиты неповрежденной линии формируется сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на привод выключателя этой линии. Величина этого сигнала напряжения недостаточна для срабатывания привода выключателя этой неповрежденной линии, выключатель этой линии и сама неповрежденная линия большего класса напряжения остаются во включенном состоянии с сохранением электропитания подключенных ответственных потребителей.At the output of the amplifier of the device for protecting an intact line, a voltage signal of the logic zero level is generated, which is fed to the drive of the circuit breaker of this line. The magnitude of this voltage signal is insufficient for the circuit breaker drive of this intact line to operate, the circuit breaker of this line and the intact line of a larger voltage class remain in the on state while maintaining the power supply of the connected responsible consumers.

При появлении однофазного замыкания на землю в поврежденной линии большего класса напряжения на шинах подстанции нарушается симметрия системы фазных напряжений и формируется напряжение нулевой последовательности, а в самой поврежденной линии возникает ток нулевой последовательности, который протекает в ней в направлении от шин подстанции к месту ОЗЗ.When a single-phase earth fault occurs in a damaged line of a larger voltage class on the substation buses, the symmetry of the phase voltage system is violated and a zero-sequence voltage is generated, and a zero-sequence current occurs in the damaged line itself, which flows in it from the substation buses to the OZZ site.

Одновременно с появлением ОЗЗ в поврежденной линии в неповрежденной линии меньшего класса напряжения электрическое поле, созданное напряжением нулевой последовательности поврежденной линии, индуцирует наведенное напряжение, величина которого соизмерима с величиной фазных напряжений в этой линии и нарушает ее симметрию.Simultaneously with the appearance of an SCR in a damaged line in an undamaged line of a lower voltage class, an electric field created by the zero sequence voltage of the damaged line induces an induced voltage, the magnitude of which is comparable to the phase voltage in this line and violates its symmetry.

Токи и напряжения нулевой последовательности каждой линии фиксируются датчиками тока и напряжения нулевой последовательности блоков защиты от ОЗЗ устройств для защиты каждой линий.The currents and voltages of the zero sequence of each line are recorded by the sensors of the current and voltage of the zero sequence of the blocks of protection against OZZ devices to protect each line.

Далее соответствующие токи и напряжения нулевой последовательности блоков защит каждой линии поступают соответственно на реле направления мощности нулевой последовательности блоков защиты от ОЗЗ упомянутых устройств каждой линии. Поступившие на реле направления мощности нулевой последовательности каждого блока защиты от ОЗЗ соответствующие ток и напряжение нулевой последовательности каждой линии имеют значение угла сдвига фаз между своими векторами 90 гр. эл. при отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности.Next, the corresponding currents and voltages of the zero sequence of the protection units of each line are respectively supplied to the zero direction power relay of the protection blocks from the OZZ of the mentioned devices of each line. Corresponding current and voltage of the zero sequence of each line received on the zero direction power direction relay of each block of protection against OZZ have a phase angle of 90 vectors between their vectors. email when the zero-sequence current vector lags behind the zero-sequence voltage vector.

При таком значении угла сдвига фаз и отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности реле направления мощности нулевой последовательности блоков защиты от ОЗЗ каждой линии срабатывает с формированием сигнала на запуск реле времени блока защиты от ОЗЗ каждого устройства для защиты.With this value of the phase angle and the lag of the zero sequence current vector from the zero sequence voltage vector, the zero direction power direction relay of the protection blocks of the OZZ of each line is triggered with the formation of a signal to start the time relay of the protection block of the OZZ of each protection device.

При поступлении такого сигнала на реле времени каждого блока защиты от ОЗЗ каждой линии каждое реле времени начинает отсчитывать выдержку времени и по ее достижении формирует сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает на один из входов сумматора соответствующего устройства для защиты каждой линии.When such a signal arrives at the time relay of each block of protection against the OZZ of each line, each time relay starts counting the time delay and, upon reaching it, generates a voltage signal of the logical unit level, which is fed to one of the inputs of the adder of the corresponding device to protect each line.

При отсутствии междуфазных коротких замыканий в каждой линии каждый блок защиты от междуфазных коротких замыканий устройства для защиты формирует сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на другой вход соответствующего сумматора каждого устройства для защиты.In the absence of interphase short circuits in each line, each block of protection against interphase short circuits of the protection device generates a logic zero voltage signal, which is fed to the other input of the corresponding adder of each protection device.

При такой комбинации входных сигналов на выходе сумматора каждого устройства для защиты формируется сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает на прямой вход конъюнктора каждого устройства для защиты.With this combination of input signals at the output of the adder of each device for protection, a voltage signal of the logic unit level is generated, which is fed to the direct input of the conjunctor of each device for protection.

При этом при отсутствии двойных замыканий на землю блок защиты от ДЗЗ каждого устройства для защиты также формирует сигнал напряжения уровня логического нуля, который поступает на инверсный вход конъюнктора упомянутых устройств.In this case, in the absence of double earth faults, the protection block against remote sensing of each protection device also generates a voltage signal of the logic zero level, which is fed to the inverted input of the conjunctor of the said devices.

При такой комбинации входных сигналов в конъюнкторе каждого устройства для защиты формируется сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает в соответствующий усилитель каждого упомянутого устройства.With this combination of input signals in the conjunctor of each device for protection, a voltage signal of the level of a logical unit is generated, which enters the corresponding amplifier of each of the mentioned devices.

На инверсный вход конъюнктора каждого устройства для защиты поступает сигнал напряжения уровня логического нуля. При такой комбинации входных сигналов на входах конъюнктора каждого устройства для защиты на его выходе формируется сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает в усилитель каждого упомянутого устройства.The inverse input of the conjunctor of each device for protection receives a voltage signal of the logic zero level. With this combination of input signals at the inputs of the conjunctor of each device for protection, a voltage signal of the level of a logical unit is generated at its output, which enters the amplifier of each of the mentioned devices.

На выходе усилителя каждого устройства для защиты формируется напряжение, которое поступает на привод соответствующего выключателя каждой линии и является сигналом на его срабатывание как в поврежденной линии большего класса напряжения, так и в неповрежденной линии меньшего класса напряжения.At the output of the amplifier of each protection device, a voltage is generated that is supplied to the drive of the corresponding circuit breaker of each line and is a signal for its operation both in the damaged line of the larger voltage class and in the undamaged line of the lower voltage class.

При поступлении сигнала на срабатывание привода выключателя каждой линии каждый выключатель отключает соответствующую линию. Обе линии отключаются.Upon receipt of a signal for operation of the circuit breaker drive of each line, each circuit breaker disconnects the corresponding line. Both lines are disconnected.

Достоинством устройства для защиты линий с изолированной нейтралью является высокая чувствительность, которая обеспечивает стопроцентное отключение поврежденной линии при ОЗЗ на линии меньшего класса напряжения. Это обусловлено своевременным отключением поврежденной линии меньшего класса напряжения и сохранением в работоспособном состоянии неповрежденной линии большего класса напряжения, что предотвращает развитие крупной аварии и сохранить работоспособность оставшейся части системы электроснабжения.The advantage of the device for protecting lines with insulated neutral is its high sensitivity, which provides a 100% shutdown of the damaged line when the fault is on a line of a lower voltage class. This is due to the timely shutdown of the damaged line of the lower voltage class and the maintenance of the intact line of the higher voltage class, which prevents the development of a major accident and maintain the operability of the remaining part of the power supply system.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании устройства для защиты линий с изолированной нейтралью, позволяющего предотвратить перерыв электроснабжения ответственных потребителей за счет сохранения работоспособности неповрежденных линий меньшего класса напряжения при возникновении ОЗЗ на линии более высокого класса напряжения путем селективного отключения только поврежденной линии.The problem solved by the utility model is to create a device for protecting lines with insulated neutral, which helps prevent interruption of power supply to responsible consumers by maintaining the operability of undamaged lines of a lower voltage class in the event of an SCR on a line of a higher voltage class by selectively disconnecting only the damaged line.

Для решения поставленной задачи в устройство защиты линий с изолированной нейтралью, содержащее первый блок защиты от однофазных замыканий на землю, включающий датчик тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности и реле времени, и у которого первым входом устройства, предназначенным для его подключения в начало защищаемой линии меньшего класса напряжения к шинам подстанции, является вход датчика тока нулевой последовательности первого блока защиты от ОЗЗ, вторым его входом, предназначенным для подключения к шинам подстанции линии меньшего класса напряжения, - вход датчика напряжения нулевой последовательности упомянутого блока защиты, а его выходом, предназначенным для подключения к исполнительным цепям привода выключателя линии меньшего класса напряжения, - выход реле времени, при этом выходы датчиков тока и напряжения нулевой последовательности первого блока защиты соединены соответственно с первым и вторым входами реле направления мощности нулевой последовательности, выход которого соединен в входом реле времени, а также конъюнктор в виде логического элемента И и усилитель, при этом выход первого блока защиты от однофазных замыканий на землю соединен с первым входом конъюнктора, выход которого подключен к входу усилителя, в него введен второй идентичный блок защиты от однофазных замыканий на землю и инвертор, причем вход датчика тока нулевой последовательности второго блока защиты является третьим входом устройства для защиты линий, предназначенным для его подключения в начало защищаемой линии большего класса напряжения к шинам подстанции, вход датчика напряжения нулевой последовательности упомянутого блока защиты является четвертым входом упомянутого устройства, предназначенным для его подключения к шинам подстанции линии большего класса напряжения, при этом выход второго блока защиты от ОЗЗ является вторым выходом устройства для защиты линий, предназначенным для его подключения к исполнительным цепям привода выключателя линии большего класса напряжения, и соединен со вторым входом конъюнктора через инвертор.To solve this problem, a line protection device with an insulated neutral containing the first block of protection against single-phase earth faults, including a zero sequence current sensor, a zero sequence voltage sensor, a zero sequence power direction switch and a time relay, and with the device’s first input to connect it to the beginning of the protected line of a lower voltage class to the substation buses, is the input of the zero-sequence current sensor of the first protection unit s from OZZ, its second input, intended for connecting to the substation buses of a line of a lower voltage class, is the input of the zero-sequence voltage sensor of the mentioned protection unit, and its output, intended for connecting to executive circuits of the drive of a circuit breaker of a line of a lower voltage class, is the output of a time relay , while the outputs of the sensors of current and voltage of the zero sequence of the first protection unit are connected respectively to the first and second inputs of the relay direction of the power of the zero sequence, exit which is connected to the input of the time relay, as well as a conjunctor in the form of a logical element And an amplifier, while the output of the first block of protection against single-phase earth faults is connected to the first input of the conjunctor, the output of which is connected to the input of the amplifier, a second identical protection unit is introduced into it from single-phase earth faults and an inverter, and the input of the zero-sequence current sensor of the second protection unit is the third input of the line protection device, intended to be connected to the beginning of the protected line the voltage class to the substation buses, the input of the zero-sequence voltage sensor of the said protection unit is the fourth input of the said device, intended for its connection to the substation buses of the line of a higher voltage class, while the output of the second protection unit against OZZ is the second output of the line protection device, intended for it is connected to the actuator circuit of the circuit breaker of a line of a larger voltage class, and is connected to the second input of the conjunctor through an inverter.

Совокупность существенных признаков заявляемого решения отличается от совокупности существенных признаков прототипа введением новых конструктивных элементов: второго блока защиты от однофазных замыканий на землю и инвертора, а также новыми взаимосвязями между блоками устройства.The set of essential features of the proposed solution differs from the set of essential features of the prototype by the introduction of new structural elements: a second block of protection against single-phase earth faults and an inverter, as well as new relationships between the units of the device.

Наличие в совокупности существенных признаков заявляемого решения существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого устройства критерию патентоспособности полезной модели «новизна».The presence in the aggregate of essential features of the claimed solution of significant distinguishing features indicates the conformity of the claimed device to the patentability criterion of the utility model “novelty”.

Введение в устройство защиты линий с изолированной нейтралью второго блока защиты от однофазных замыканий на землю и инвертора, а также образование новых взаимосвязей между блоками устройства предотвращает перерыв электроснабжения ответственных потребителей неповрежденной линии за счет сохранения работоспособности неповрежденных линий меньшего класса напряжения при возникновении ОЗЗ на линии более высокого класса напряжения путем селективного отключения только поврежденной линии.Introduction to the line protection device with isolated neutral of the second block of protection against single-phase earth faults and an inverter, as well as the formation of new interconnections between the device blocks, prevents interruption of power supply to responsible consumers of the undamaged line by maintaining the operability of undamaged lines of a lower voltage class when a fault occurs on a higher line voltage class by selectively disconnecting only the damaged line.

На фигуре представлена схема устройства для защиты линий с изолированной нейтралью, иллюстрирующая работоспособность и «промышленную применимость» заявляемого устройства.The figure shows a diagram of a device for protecting lines with insulated neutral, illustrating the performance and "industrial applicability" of the claimed device.

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью установлено на подстанции в месте подключения начала каждой защищаемой линии к питающим шинам.A device for protecting lines with insulated neutral is installed at the substation at the point of connection of the beginning of each protected line to the supply buses.

Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью представляет собой два блока защиты от однофазных замыканий на землю 1, 2, инвертор 3, конъюнктор 4 и усилитель 5.The device for protecting lines with insulated neutral is two blocks of protection against single-phase earth faults 1, 2, inverter 3, conjunctor 4 and amplifier 5.

Первым и вторым входами устройства для защиты линий с изолированной нейтралью являются первые входы каждого блока защиты от ОЗЗ 1, 2, а третьим и четвертым входами упомянутого устройства - вторые входы каждого блока защиты от ОЗЗ 1, 2.The first and second inputs of the device for protecting lines with isolated neutral are the first inputs of each protection block against OZZ 1, 2, and the third and fourth inputs of the said device are the second inputs of each protection block from OZZ 1, 2.

Первым выходом устройства для защиты линии с изолированной нейтралью является выход усилителя линии меньшего класса напряжения, а вторым его выходом - выход второго блока защиты от ОЗЗ 2 упомянутого устройства.The first output of the device for protecting the line with an isolated neutral is the output of the line amplifier of a lower voltage class, and its second output is the output of the second block of protection against OZZ 2 of the said device.

Первый вход устройства для защиты линий с изолированной нейтралью подключен в начало линии меньшего класса напряжения, а третий его вход - в начало линии большего класса напряжения.The first input of the device for protecting lines with insulated neutral is connected to the beginning of the line of a smaller voltage class, and its third input is to the beginning of the line of a larger voltage class.

Второй вход устройства для защиты линий с изолированной нейтралью подключен к шинам подстанции в месте подключения линии меньшего класса напряжения, а четвертый его вход - к шинам подстанции в месте подключения линии большего класса напряжения.The second input of the device for protecting lines with insulated neutral is connected to the substation buses at the point of connection of the line of a lower voltage class, and the fourth input to the substation buses at the place of connection of the line of a larger voltage class.

Первый выход устройства для защиты линий с изолированной нейтралью подключен к исполнительным цепям привода выключателя 10 линии меньшего класса напряжения, который соединен с высоковольтным выключателем 11 линии меньшего класса напряжения, а второй его выход - к исполнительным цепям привода выключателя 12 линии большего класса напряжения, который соединен с высоковольтным выключателем 13 линии большего класса напряжения.The first output of the device for protecting lines with insulated neutral is connected to the executive circuits of the drive circuit breaker 10 of the line of a lower voltage class, which is connected to the high voltage switch 11 of the line of a lower voltage class, and its second output is connected to the executive circuits of the drive circuit breaker 12 of the line of a lower voltage class, which is connected with a high voltage circuit breaker 13 lines of a larger voltage class.

Каждый блок защиты от ОЗЗ 1,2 содержит датчик тока нулевой последовательности 6, датчик напряжения нулевой последовательности 7, реле направления мощности нулевой последовательности 8 и реле времени 9. Причем первым входом блока защиты от ОЗЗ 1,2 является вход его датчика тока нулевой последовательности 6, вторым его входом - вход его датчика напряжения нулевой последовательности 7, а его выходом - выход его реле времени 9.Each protection block against OZZ 1.2 contains a zero sequence current sensor 6, a zero sequence voltage sensor 7, a zero sequence power direction switch 8 and a time relay 9. Moreover, the first input of the block from OZZ 1.2 protection is the input of its zero sequence current sensor 6 , its second input is the input of its zero-sequence voltage sensor 7, and its output is the output of its time relay 9.

Выход датчика тока нулевой последовательности 6 соединен с первым входом реле направления мощности нулевой последовательности 8, а выход датчика напряжения нулевой последовательности 7 - с его вторым входом. Выход реле направления мощности нулевой последовательности 8 подсоединен к входу реле времени 9.The output of the zero sequence current sensor 6 is connected to the first input of the zero sequence power direction switch 8, and the output of the zero sequence voltage sensor 7 is connected to its second input. The output of the zero direction power direction switch 8 is connected to the input of the time relay 9.

Инвертор 3 предназначен для изменения сигнала напряжения с уровня логического нуля на уровень логической единицы и наоборот и представляет собой логический элемент НЕ, имеющий вход и инверсный выход для сигнала уровня логических нуля или единицы.Inverter 3 is designed to change the voltage signal from a logic zero level to a logical unit level and vice versa and is a logical element NOT having an input and an inverse output for a logic level signal of zero or one.

Конъюнктор 4 предназначен для объединения поступающих на него сигналов напряжения уровня логических нуля и единицы и представляет собой логический элемент И, имеющий прямой и инверсный входы и выход результирующего сигнала напряжения уровня логических нуля или единицы.Conjunctor 4 is intended for combining logic zero and one level voltage signals arriving at it and is a logical element And having direct and inverse inputs and output of the resulting voltage signal of logic level zero or one.

Усилитель 5 предназначен для усиления выходного сигнала уровня логических нуля или единицы.The amplifier 5 is designed to amplify the output signal level of logic zero or one.

Выход первого блока защиты от ОЗЗ 1 соединен с первым входом конъюнктора 4 устройства для защиты линии меньшего класса напряжения.The output of the first block of protection against OZZ 1 is connected to the first input of the conjunctor 4 of the device to protect the line of a lower voltage class.

Выход второго блока защиты от ОЗЗ 2 соединен с входом инвертора 3 устройства для защиты, а также с приводом выключателя 12 линии большего класса напряжения.The output of the second block of protection against OZZ 2 is connected to the input of the inverter 3 of the device for protection, as well as to the drive of the circuit breaker 12 lines of a larger voltage class.

Инверсный выход инвертора 3 соединен со вторым входом конъюнктора 4, выход которого соединен с входом усилителя 5.The inverse output of the inverter 3 is connected to the second input of the conjunctor 4, the output of which is connected to the input of the amplifier 5.

1. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью устанавливается на подстанции и подключается к каждой из параллельных линий разного класса напряжений, например, 6-35 кВ. Однофазное замыкание на землю происходит на линии меньшего класса напряжения.1. The device for protecting lines with insulated neutral is installed at the substation and connected to each of the parallel lines of different voltage classes, for example, 6-35 kV. A single-phase earth fault occurs on the line of a lower voltage class.

Ток и напряжение нулевой последовательности фиксируются соответственно датчиком тока нулевой последовательности 1 и датчиком напряжения нулевой последовательности 2 первого блока защиты 1 устройства для защиты поврежденной линии меньшего класса напряжения.The current and voltage of the zero sequence are detected respectively by the zero-sequence current sensor 1 and the zero-sequence voltage sensor 2 of the first protection unit 1 of the device for protecting the damaged line of a lower voltage class.

Далее ток и напряжения нулевой последовательности поступают на реле направления мощности нулевой последовательности 8 упомянутого блока 1. Поступившие на реле направления мощности нулевой последовательности 8 ток и напряжения нулевой последовательности имеют значение угла сдвига фаз между своими векторами 90 гр. эл. при отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности.Next, the zero-sequence current and voltage are supplied to the zero-sequence power direction relay 8 of the mentioned block 1. The zero-sequence current and voltage received on the zero-sequence power relay 8 have a phase angle between their vectors of 90 g. email when the zero-sequence current vector lags behind the zero-sequence voltage vector.

При таком значении угла сдвига фаз и отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности реле направления мощности нулевой последовательности 8 первого блока защиты 1 срабатывает с формированием сигнала на запуск реле времени первого блока защиты от ОЗЗ 1 упомянутого устройства.With this value of the phase angle and the lag of the zero sequence current vector from the zero sequence voltage vector, the zero sequence power direction switch 8 of the first protection unit 1 is triggered with the formation of a signal to start the time relay of the first protection unit from OZZ 1 of the said device.

При поступлении такого сигнала он задерживает реле времени 9 первого блока защиты 1 на величину выдержки времени.When such a signal arrives, it delays the time relay 9 of the first protection unit 1 by the amount of time delay.

По достижении выдержки времени сигнал напряжения уровня логической единицы от первого блока защиты 1 поступает в конъюнктор 4 упомянутого устройства.Upon reaching the time delay, the voltage signal of the level of the logical unit from the first block of protection 1 enters the connector 4 of the aforementioned device.

Датчик тока нулевой последовательности 1 второго блока защиты от ОЗЗ 2 неповрежденной линии большего класса напряжения фиксирует ток нулевой последовательности неповрежденной линии, а датчик напряжения нулевой последовательности 2 упомянутого блока защиты 2 находится в состоянии ожидания без формирования выходного сигнала. Далее на реле направления мощности нулевой последовательности 8 второго блока защиты 2 поступает только ток нулевой последовательности, и поэтому реле направления мощности 8 второго блока защиты находится в состоянии ожидания и на его выходе формируется сигнал напряжения уровня логического нуля. При поступлении такого сигнала на реле времени 9 второго блока защиты 2 оно также находится в состоянии ожидания и на его выходе устанавливается напряжение уровня логического нуля. Это напряжение поступает в конъюнктор 4 упомянутого устройства для защиты.The zero-sequence current sensor 1 of the second block of protection of the undamaged OZZ 2 of the larger voltage class detects the zero-sequence current of the undamaged line, and the zero-sequence voltage sensor 2 of the said protection block 2 is in the standby state without generating an output signal. Further, only the zero sequence current is supplied to the zero sequence power direction relay 8 of the second protection unit 2, and therefore, the power direction relay 8 of the second protection unit is in the standby state and a logic zero level voltage signal is generated at its output. When such a signal arrives at the time relay 9 of the second protection unit 2, it is also in a standby state and a logic zero level voltage is set at its output. This voltage is supplied to the connector 4 of the aforementioned device for protection.

При такой комбинации входных сигналов на выходе конъюнктора 4 устройства для защиты формируется сигнал напряжения уровня логической единицы, который поступает на усилитель 5 устройства для защиты.With this combination of input signals at the output of the conjunctor 4 of the device for protection, a voltage signal of the logical unit level is generated, which is fed to the amplifier 5 of the device for protection.

Повышенное этим усилителем 5 напряжение подается на привод выключателя 10 поврежденной линии меньшего класса напряжения, и выключатель 11 отключает упомянутую линию. Отключение поврежденной линии меньшего класса напряжения позволяет предотвратить развитие крупной аварии и сохранить работоспособность оставшейся части системы электроснабжения.The voltage increased by this amplifier 5 is supplied to the drive of the circuit breaker 10 of the damaged line of a lower voltage class, and the circuit breaker 11 turns off the mentioned line. Disconnecting a damaged line of a lower voltage class can prevent the development of a major accident and maintain the operability of the remaining part of the power supply system.

Одновременно с этим, на привод выключателя 12 неповрежденной линии большего класса напряжения с реле времени 9 второго блока защиты от ОЗЗ 2 поступает напряжение, величина которого недостаточна для срабатывания привода выключателя 12 неповрежденной линии большего класса напряжения. При отсутствии сигнала на срабатывание привода выключателя 12 этой неповрежденной линии выключатель 13 упомянутой линии находится во включенном состоянии, неповрежденная линия большего класса напряжения остается в работоспособном состоянии с сохранением электропитания подключенных ответственных потребителей.At the same time, a voltage is supplied to the drive of the switch 12 of the undamaged line of a larger voltage class with a time relay 9 of the second block of protection against OZZ 2, the magnitude of which is insufficient to operate the drive of the switch 12 of the undamaged line of a larger voltage class. If there is no signal for the operation of the drive of the switch 12 of this undamaged line, the switch 13 of the mentioned line is in the on state, the undamaged line of the higher voltage class remains in working condition while maintaining the power supply of the connected responsible consumers.

2. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью устанавливается на подстанции и подключается к каждой из параллельных линий разного класса напряжений, например, 6-35 кВ. Однофазное замыкание на землю происходит на линии большего класса напряжения.2. The device for protecting lines with insulated neutral is installed at the substation and connected to each of the parallel lines of different voltage classes, for example, 6-35 kV. A single-phase earth fault occurs on the line of a larger voltage class.

Одновременно в неповрежденной линии большего класса напряжения электрическое поле, созданное напряжением нулевой последовательности поврежденной линии, индуцирует наведенное напряжение, величина которого соизмерима с величиной фазных напряжений в этой линии, что нарушает ее симметрию.At the same time, in an undamaged line of a larger voltage class, an electric field created by the zero sequence voltage of the damaged line induces an induced voltage, the value of which is comparable to the phase voltage in this line, which violates its symmetry.

Токи и напряжения нулевой последовательности каждой линии фиксируются датчиками тока нулевой последовательности 1 и напряжения нулевой последовательности 2 каждого блока защиты от ОЗЗ 1, 2. Далее соответствующие токи и напряжения нулевой последовательности каждой линии поступают соответственно на реле направления мощности нулевой последовательности 8 каждого блока защиты 1, 2. Поступившие на реле направления мощности нулевой последовательности 8 каждого блока ОЗЗ 1, 2 соответствующие ток и напряжение нулевой последовательности имеют значение угла сдвига фаз между векторами 90 гр. эл. при отставании соответствующего вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности.The currents and voltages of the zero sequence of each line are recorded by the sensors of the current of the zero sequence 1 and voltage of the zero sequence 2 of each protection block from OZZ 1, 2. Next, the corresponding currents and voltages of the zero sequence of each line are supplied respectively to the relay of the direction of power zero sequence 8 of each protection block 1 2. The corresponding zero-sequence current and voltage received on the zero-sequence power direction relay 8 of each block OZZ 1, 2 have values chenie phase angle between vectors 90 c. email when the corresponding zero-sequence current vector lags behind the zero-sequence voltage vector.

При таком значении угла сдвига фаз и отставании вектора тока нулевой последовательности от вектора напряжения нулевой последовательности реле направления мощности нулевой последовательности 8 каждого блока защиты 1, 2 срабатывает с формированием сигнала на запуск реле времени 9 каждого блока защиты 1, 2. При поступлении такого сигнала на реле времени 9 каждого блока защиты 1, 2 каждое реле времени 9 начинает отсчитывать выдержку времени и по ее достижении формирует сигнал напряжения уровня логической единицы.With this value of the phase shift angle and the lag of the zero sequence current vector from the zero sequence voltage vector, the zero sequence power direction relay 8 of each protection unit 1, 2 is triggered with the formation of a signal to start the time relay 9 of each protection unit 1, 2. When this signal is received the time relay 9 of each protection unit 1, 2, each time relay 9 starts to count the time delay and upon reaching it generates a voltage signal of the logic unit level.

Сигнал напряжения уровня логической единицы от реле времени 9 первого блока защиты 1 устройства для защиты в линии меньшего класса напряжения поступает на первый вход конъюнктора 4.The voltage signal of the logical unit level from the time relay 9 of the first protection unit 1 of the device for protection in the line of a lower voltage class is supplied to the first input of the conjunctor 4.

Сигнал напряжения уровня логической единицы от реле времени 9 второго блока защиты 2 устройства для защиты в линии большего класса напряжения одновременно поступает на инвертор 3, и на привод выключателя 12 этой линии.The voltage signal of the logical unit level from the time relay 9 of the second protection unit 2 of the device for protection in the line of a larger voltage class is simultaneously supplied to the inverter 3, and to the drive of the switch 12 of this line.

При поступлении сигнала напряжения уровня логической единицы на привод выключателя 12 он срабатывает и отключает выключатель 13 поврежденной линии большего класса напряжения. Эта поврежденная линия отключается, что позволяет предотвратить развитие крупной аварии и сохранить работоспособность оставшейся части системы электроснабжения.When a voltage signal of the logical unit level arrives at the drive of the circuit breaker 12, it trips and trips the circuit breaker 13 of the damaged line of a larger voltage class. This damaged line is switched off, which helps prevent the development of a major accident and maintain the operability of the remaining part of the power supply system.

При поступлении сигнала напряжения уровня логической единицы в инверторе 3 он изменяется на противоположный сигнал напряжения уровня логического нуля и поступает на второй вход конъюнктора 4 упомянутого устройства.When a voltage signal of the logic level level in the inverter 3 arrives, it changes to the opposite voltage signal of the logic zero level and is fed to the second input of the conjunctor 4 of the aforementioned device.

В конъюнкторе 4 при комбинации входных сигналов напряжения уровня логических единицы и нуля на его выходе формируется сигнал напряжения уровня логического нуля, который через усилитель 5 поступает на привод 10 выключателя неповрежденной линии меньшего класса напряжения. Причем величина сигнала напряжения уровня логического нуля недостаточна для срабатывания привода выключателя 10 этой неповрежденной линии. При поступлении такого сигнала напряжения на привод 10 выключателя неповрежденной линии меньшего класса напряжения выключатель 11 этой линии находится во включенном состоянии, а сама неповрежденная линия остается в работоспособном состоянии с сохранением электропитания подключенных ответственных потребителей.In conjunction 4, when a combination of the input signals of the voltage of the logic unit level and zero is generated, a voltage signal of the logic zero level is generated at its output, which, through the amplifier 5, is supplied to the drive 10 of the undamaged circuit breaker of the lower voltage class. Moreover, the magnitude of the voltage signal of the logical zero level is insufficient for the operation of the drive of the switch 10 of this undamaged line. When such a voltage signal arrives at the actuator 10 of the intact line breaker of a smaller voltage class, the circuit breaker 11 of this line is in the on state, and the intact line itself remains in operable state while maintaining the power supply of the connected responsible consumers.

Таким образом, использование заявляемого устройства для защиты линий с изолированной нейтралью позволяет своевременно отключить поврежденную линию большего класса напряжения, что предотвращает развитие крупной аварии, и сохранить работоспособной неповрежденную линию меньшего класса напряжения, что предотвращает перерыв электроснабжения ответственных потребителей.Thus, the use of the inventive device for protecting lines with isolated neutral allows you to timely disconnect the damaged line of a larger voltage class, which prevents the development of a major accident, and keep intact the line of a lower voltage class, which prevents interruption of power supply to responsible consumers.

Claims

A device for protecting lines with isolated neutral, containing the first block of protection against single-phase earth faults, including a zero-sequence current sensor, a zero-sequence voltage sensor, a zero-sequence power direction relay and a time relay, and with the first input of the device intended for its connection to the beginning of the protected line of a lower voltage class to the substation buses is the input of the zero-sequence current sensor of the first block of protection against OZZ, its second input, pre intended for connecting to the bus substation of a line of a lower voltage class, is the input of the zero-sequence voltage sensor of the mentioned protection unit, and its output, intended for connecting to the actuator circuits of the circuit breaker of a line of a lower voltage class, is the output of a time relay, while the protection from OZZ, the outputs of the zero-sequence current and voltage sensors are connected respectively to the first and second inputs of the zero-sequence power direction relay, the output of which is connected nen with the input of the time relay, as well as a conjunctor in the form of a logical element And and an amplifier, while the output of the first block of protection against OZZ is connected to the first input of the conjunctor, the output of which is connected to the input of the amplifier, characterized in that a second identical protection block from OZZ and inverter, and the input of the zero-sequence current sensor of the second protection unit is the third input of the line protection device, designed to connect it to the beginning of the line of a larger voltage class to the substation buses, the sensor input is voltage The zero-sequence of the mentioned protection unit is the fourth input of the said device, intended for its connection to the substation buses of a line of a larger voltage class, while the output of the second protection block from OZZ is the second output of the line protection device, intended for its connection to the executive circuits of the larger line circuit breaker drive voltage class, and connected to the second input of the conjunctor through an inverter.