RU1786581C - Устройство дл защиты сети переменного тока с компенсированой нейтралью при однофазном замыкании на землю - Google Patents

Abstract

Использование: в электроэнергетике. Сущность изобретени : дл  повышени  надежности за щиты блок сравнени  выполнен в виде двухстороннего стабилитрона, включенного параллельно дугогас щей катушке 4, и введен блок 12 селекции однофазного замыкани  по длительности, выход которого соединен с исполнительным органом 13, формирующим сигнал на отключение или индикацию с задержкой на отключение. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроэнергетике и может быть использовано при эксплуатации сетей переменного тока с компенсацией емкостного тока замыкани  на землю при помощи катушки Петерсена.

Цель изобретени  - повышение надежности защиты за счет обеспечени  возможности самоконтрол  режима компенсации нейтрали.

На чертеже изображена схема предла- гаемого устройства.

Устройство предназначено дл  защиты сети переменного тока с компенсированной нейтралью, питающей нагрузку 1 через обмотку 2 силового трансформатора через вы- ключатель 3, и содержит регулируемую дугогас щую катушку 4 и включенный последовательно с ней резистор 5, соедин ющие нейтраль трансформатора с землей. Параллельно катушке 4 и резистору 5 вклю- чен орган сравнени , выполненный в виде последовательно соединенных резистора 6, двухстороннего стабилитрона 7 и ключевого элемента из двух встречно;параллельно включенныхсветодиодов 8 и 9, принадлежа- щих соответствующим оптронам. Фотодиоды 10 и 11 оптронов подключены к соответствующим входам блока 12 селекции однофазного замыкани  по длительности , выходы которого соединены со входами исполнительного органа 13, выполненного с задержкой на отключение, причем один из выходов органа 13 св зан с механизмом 14 свободного расцеплени  выключател  3 сети , а второй выход соединен с органом 15 индикации, например, лампой накаливани . На уровне стандартных элементов блок 12 и орган 13 выгл д т следующим образом. Блок 12 состоит из двух компараторов, входы которых подключены к выводам фотоди- одов 10 и 11 оптронов соответственно. Выходы компараторов управл ют электронными ключами, подключенными к инвертирующим входам интеграторов, выходы которых подключены ко входам схемы иск- лючающее ИЛИ, своим выходом подключенной ко входу инвертора, Орган 13 содержит генератор импульсов с частотой сети и схему ИЛИ, своими входами подключенную к выходам компараторов блока 12. Выход схемы ИЛИ подключен к органу 15 индикации и к одному из входов схемы совпадени , ко второму входу которой подключен выход генератора импульсов. Выход схемы совпадени  подключен к счетному входу счетчика импульсов, к разрешающему входу которого подключен выход инвертора блока 12. Выход счетчика, соответствующий 5-7 счету (врем  окончани  переходного процесса), подключен через усилитель мощности к отключающей катушке, воздействующей на механизм 14 выключател  3 сети.

Устройство работает следующим образом .

В нормальном режиме работы сети ток через катушку 4 равен нулю. При полном замыкании на землю одной из фаз дугогас - ща  катушка 4 оказываетс  под фазным напр жением , и через место замыкани  на землю протекает, нар ду с емкостным током через реактивные проводимости изол ции фаз, также индуктивный ток катушки 4. Так как индуктивный ток и емкостный ток отличаютс  по фазе на угол 180 градусов, то в месте замыкани  на землю они компенсируют друг друга. Если эти токи равны между собой, то через место замыкани  на землю тока протекать не будет. Благодар  этому дуга в месте повреждени  обычно не возникает и тем самым устран ютс  св занные с ней опасные последстви . Однако наличие дугогас щей катушки 4 в нейтрали силового трансформатора, имеющего нагрузку на стороне пониженного напр жени , например , трансформаторов собственных нужд электрических станций и подстанций, обусловливает при однофазных замыкани х на землю дополнительную нагрузку на его обмотки , что приводит к повышенному их нагреву , Поэтому в сет х с компенсированной нейтралью чрезвычайно важно фиксировать любое однофазное замыкание на землю и в случае, если дуга в месте замыкани  периодически возобновл етс , отключать трансформатор (или генератор) от сети.

Такую защиту линии, трансформатора или генератора обеспечивает предлагаемое устройство, принцип работы которого основан на использовании одного из законов коммутации, обусловленный свойством индуктивности (катушки 4): ток через индуктивность до коммутации (по влени  второй земли при замыкании равен току через индуктивность после коммутации (соединени  второго выхода катушки 4 с фазой после замыкани  на землю). Ток через катушку 4 до коммутации равен нулю, соответственно, после коммутации также будет равен нулю, а поскольку при однофазном замыкании на землю напр жение на этой катушке 4 мгновенно возрастает до фазного, подключенный параллельно ей двухсторонний стабилитрон 7 приходит в провод щее состо ние и ток от нейтрали трансформатора на землю, ограничива сь резистором 6, будет протекать только через светодиоды 8 и 9 оптронов, которые инициируют излучение видимого спектра, поступающее на светочувствительный слой фотодиодов 10 и 11 оптронов, а последние, приход  в провод щее состо ние, подают уровни напр жени  на входы блока 12 селекции однофазного замыкани  по длительности.

При возникновении к сети однофазного замыкани  на землю в течение переходного процесса; дл щегос  5-7 периодов, амплитуды положительной и отрицательной полуволн напр жени  на катушке 4 не равны между собой, а по окончании переходного процесса эти амплитуды выравниваютс . На этом  влении основан принцип работы блока 12 и органа 13. В начальный момент замыкани  на землю по вл етс  сигнал на выходе лишь одного интегратора. По этой причине на выходе схемы исключающее ИЛИ будет присутствовать уровень логической единицы, котора  инвентиру сь в логический ноль, поступает на разрешающий вход счетчика органа 13, преп тству  тем самым его запуску и, соответственно, поступлению сигнала с его выхода на отключающую катушку механизма 14 выключател  3, В то же врем , по вл етс  сигнал на выходе схемы ИЛИ органа 13, поступающий на орган 15 индикации. При установившемс  неустран емом замыкании на землю, дл щемс  более 5-7 периодов, по вл етс  сигнал на выходах обоих компараторов блока 12, который открывает оба электронных ключа, в результате чего по вл ютс  равные напр жени  на выходах обоих интеграторов , подаваемые на входы схемы исключающее ИЛИ. В результате на выходе этой схемы по вл етс  уровень логического нул , который инвентиру сь до уровн  логической единицы, поступает на разрешающий вход счетчика органа 13 и открывает его. Поскольку сигнал на выходе схемы ИЛИ органа 13 в установившемс  режиме также присутствует на выходе схемы совпадени  этого блока всегда имеютс  импульсы с частотой сети, подаваемые на счетный вход счетчика. А так как счет разрешен, через 5-7 периодов по вл етс  сигнал на выходе счетчика, который, усилива сь усилителем мощности, поступает на отключающую катушку механизма 14 выключател  3. Таким образом, импульсами с блока 12, подаваемыми на входы исполнительного органа 13, происходит либо отключение выключател  3 сети через механизм 14 свободного расцеплени , либо срабатывание органа 15 индикации повреждени .

К достоинствам предлагаемого устройства следует отнести то обсто тельство, что двухсторонний стабилитрон 7 приходит в провод щее состо ние только в первый момент после возникновени  однофазного замыкани  на землю, а после его самоустранени  вновь приходит в непровод щее (исходное) состо ние самосто тельно , без внешних воздействий. Вдобавок,

Claims (1)

1. устройство обеспечивает возможность контрол  правильности компенсации емкостных токов сети, а иначе - режима настройки катушки 4. В том случае, если настройка катушки 4 нарушена или произведена неверно , даже при отсутствии замыкани  на землю напр жение на катушке 4 может возрасти до уровн  пробо  двухстороннего стабилитрона 7, вследствие чего описанным выше образом может произойти либо запуск органа 15 индикации, либо отключение сети, что  вл етс  признаком неисправности или некачественной настройки катушки 4. Формула изобретени  Устройство дл  защиты сети переменного тока с компенсированной нейтралью при однофазном замыкании на землю, содержащее блок сравнени , подключенный к клеммам дл  параллельного соединени  с дугогасительной катушкой, исполнительный орган с выходом на отключение и сигнализацию , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности защиты путем обеспечени  возможности самоконтрол  режима компенсации нейтрали, блок

   сравнени  выполнен в виде двухстороннего стабилитрона, последовательно с которым соединен ключевой элемент в виде двух встречно параллельно включенных оптро- нов, выход ключевого элемента через вновь

   введенный блок селекции однофазного замыкани  по длительности соединен с исполнительным органом, который выполнен с задержкой на отключение.