RU2075808C1

RU2075808C1 - One phase short circuit earthing protection device

Info

Publication number: RU2075808C1
Application number: RU93056502/07A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Лейман; С.В. Радилов; Е.И. Загоскин
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device is classifying as relay-type directed protection system for electrical net with insulated neutral line with low capacity with respect to equipment capacity under current sensitive protection. Device has current 1 and voltage 2 transformers of zero line connection which first terminals are connected directly but other are connected by phase-shift condenser 3. Protection actuator 4 is connected parallel to current transformer 1 and voltage transformer 2 outputs of zero CIRCUIT. EFFECT: more sensitive protection device for low current short circuit earthing. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области направленной релейной защиты при однофазных коротких замыканиях в сети с изолированной нейтралью. The invention relates to the field of directional relay protection for single-phase short circuits in a network with isolated neutral.

Известна защита от однофазного замыкания на землю, включающая трансформатор тока нулевой последовательности с выходом, соединенным с пороговым чувствительным элементом, выход которого соединен с отключающим поврежденное присоединение выключателем [1] Данному устройству присущи недостатки: неселективность работы защиты отключение неповрежденных присоединений при малых токах замыканий на землю, особенно в случаях когда емкостные составляющие токов нулевой последовательности неповрежденной части соизмеримы с токами замыкания на землю поврежденной части. Кроме того, отстройка защиты затруднена возможностью подключения разного числа потребителей электроэнергии, что изменяет ток замыкания на землю. Наиболее близким к предлагаемому авторами решению является устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети [2] содержащее трансформаторы тока (ТТНП) и напряжения (ТННП) нулевой последовательности, фазовращатель, транзисторный фазосравнивающий блок, усилитель низкой частоты, выход которого подключен к первому блоку сравнения фаз и исполнительный орган, причем, на выход ТТНП подключен треугольник сопротивлений, одно плечо которого, состоящее из встречно-параллельно включенных диодов, подключено параллельно входу усилителя низкой частоты, а два других плеча состоят из резисторов, один из которых включен параллельно выходу трансформатора тока нулевой последовательности, причем, фазовращатель включен между выходом трансформатора напряжения нулевой последовательности ТННП и вторым входом блока сравнения фаз и состоит из последовательно соединенных выходного резистора и двух конденсаторов зашунтированных резисторами, при этом исполнительный орган включен между общей точкой конденсаторов и средним полюсом второго входа блока сравнения фаз. Known protection against a single-phase earth fault, including a zero-sequence current transformer with an output connected to a threshold sensitive element, the output of which is connected to a circuit breaker that disconnects a damaged connection [1] This device has its drawbacks: non-selective protection operation, disconnection of undamaged connections at low earth fault currents , especially in cases where the capacitive components of the zero sequence currents of the undamaged part are commensurate with the earth fault currents Liu damaged part. In addition, the detuning of the protection is complicated by the ability to connect a different number of electricity consumers, which changes the earth fault current. The closest solution to the solution proposed by the authors is a device for protection against a single-phase earth fault in a three-phase electric network [2], containing zero-sequence current transformers (TTNP) and zero voltage transformers (TNNP), a phase shifter, a transistor phase-comparing unit, a low-frequency amplifier, the output of which is connected to the first phase comparison unit and the executive body, and, at the output of the TTNP, a resistance triangle is connected, one arm of which, consisting of on-parallel connected diodes, is connected to parallel to the input of the low-frequency amplifier, and the other two arms consist of resistors, one of which is connected in parallel with the output of the zero-sequence current transformer, moreover, the phase shifter is connected between the output of the voltage transformer of the zero-sequence TNNP and the second input of the phase comparison unit and consists of a series-connected output resistor and two capacitors shunted by resistors, while the actuator is connected between the common point of the capacitors and the middle pole of the second input of the cp block phase advancement.

Данному устройству присущи недостатки: неработоспособность в случае отсутствия емкости внешней сети, например, при наличии только единичного присоединения, так как нет токовой составляющей с ТТНП и дисбаланса для срабатывания исполнительного органа не будет. Недостаточная надежность работы защиты вследствие наличия усилителя низкой частоты, фазовращающего транзисторного блока и диодов параллельно включенных ТТНП. Эксплуатационная ненадежность этих элементов особо проявляется при возникновении трудно предсказуемых режимов системы электроснабжения так и по причине временного и температурного дрейфа характеристик элементов. При поверке и настройке защиты необходимо предварительно убедиться в исправности электронных элементов со снятием их характеристик, по крайней мере в пределах расчетных режимов работы данной электроустановки и присоединения, провести собственно настройку усилителя, двухвходового электронного блока сравнения фаз и только затем исполнительного органа. Это связано со значительными затратами времени на настройку и поверку. Стоимость электронных элементов схемы относительно велика. This device has inherent disadvantages: inoperability in the absence of capacity of the external network, for example, if there is only a single connection, since there is no current component with TTNP and there will be no imbalance for the actuator to operate. The lack of reliability of the protection due to the presence of a low-frequency amplifier, a phase-shifting transistor unit and diodes in parallel connected TTNP. The operational unreliability of these elements is especially evident when hard-to-predict modes of the power supply system arise because of the temporary and temperature drift of the characteristics of the elements. When checking and adjusting the protection, it is necessary to first verify that the electronic elements are in good working order and take their characteristics off, at least within the calculated operating modes of this electrical installation and connection, configure the amplifier itself, the two-input electronic phase comparison unit, and only then the executive body. This is associated with significant time spent on setup and verification. The cost of electronic circuit elements is relatively high.

Целью изобретения является обеспечение защитоспособности земляной защиты в случаях отсутствия либо малого емкостного тока внешней сети по сравнению с емкостным током защищаемого присоединения, а также повышение надежности работы защиты (устройства), снижение затрат времени на настройку его и снижение стоимости оборудования. The aim of the invention is to ensure the protection of earth protection in cases of absence or low capacitive current of the external network compared to the capacitive current of the protected connection, as well as improving the reliability of the protection (device), reducing the time spent on setting it up and reducing the cost of equipment.

Предлагаемое устройство включает в себя: трансформаторы тока и нулевой последовательности, фазовращатель и исполнительный орган, причем, одни из выводов этих трансформаторов соединены между собой, а вторые через конденсатор, т.е. фазовращатель на 90^o, а параллельно выходным выводам трансформатора тока нулевой последовательности включен исполнительный орган (реле).The proposed device includes: current and zero sequence transformers, a phase shifter and an actuator, moreover, one of the terminals of these transformers is interconnected, and the second through a capacitor, i.e. 90 ^o phase shifter, and in parallel with the output terminals of the zero sequence current transformer, an actuator (relay) is turned on.

Применение в качестве фазовращателя на 90^o конденсатора, включенного на выход ТННП последовательно с исполнительным органом параллельно которому включен ТТНП, обеспечивает защитоспособность в случаях отсутствия (единичное присоединение) либо малого емкостного тока внешней сети, так как в этом случае защита работает по появлению сигнала с ТННП. Отсутствие в устройстве элементов электроники, усилителя, диодов и электронного фазовращателя существенно повышает надежность работы устройства.The use as a 90 ^o phase shifter of a capacitor connected to the output of the consumer goods in series with the executive body in parallel with which the consumer goods are connected, provides protection in cases of absence (single connection) or low capacitive current of the external network, since in this case the protection works by the appearance of a signal from the consumer goods . The absence of electronic components, an amplifier, diodes and an electronic phase shifter in the device significantly increases the reliability of the device.

Поверка и настройка устройства включает в себя: проведение одного опыта однофазного короткого замыкания для всех присоединений данного трансформатора, возможное одно переключение двух выводов от вторичной обмотки у ТТНП либо ТННП и подборки емкости конденсатора, что по времени несравненно меньше поверки исправности, точности, снятие характеристик, а также настройка элементов электроники: усилителя, двухвходового фазовращателя и диодов прототипа. Verification and adjustment of the device includes: conducting one experiment of a single-phase short circuit for all connections of a given transformer, the possible one switching of two leads from the secondary winding of the TTNP or TNNP and the selection of the capacitor capacitance, which is incomparably less time checking the serviceability, accuracy, characterization, as well as setting up the electronics: amplifier, two-input phase shifter and diodes of the prototype.

Стоимость конденсатора несравненно ниже стоимости усилителя, двухвходового фазовращателя и диодов. The cost of a capacitor is incomparably lower than the cost of an amplifier, two-input phase shifter and diodes.

Указанная выше совокупность признаков и простота устройства не выявлена в литературе. Следовательно, решение соответствует критерию новизны и имеет изобретательский уровень. The above set of features and simplicity of the device are not identified in the literature. Therefore, the solution meets the criterion of novelty and has an inventive step.

Реализация устройства изображена на фигуре 1 чертежа, где 1 ТТНП, 2 - ТННП, 3 конденсатор на рабочее напряжение не ниже максимального напряжения вторичной обмотки ТННП-2. 4 исполнительный орган (реле). Настройка устройства соединяет общим проводом любые два выхода вторичных обмоток ТТНП-1 и ТННР-2. К свободному выводу вторичной обмотки ТННП-2 подключают конденсатор 3. Делают металлическое искусственное короткое замыкание в одной фазе во внешней, по отношению к данному присоединению, точке сети, питаемой от данного трансформатора. Производят фазировку, добиваясь встречного направления векторов напряжений, снимаемых между общим проводом и конденсатором 3 и общим проводом и свободным выводом ТТНП 1. Подключаем к общей точке один вывод исполнительного органа 4 (реле) на второй вывод которого подключены свободные выводы идущие с конденсатора 3 и ТТНП 1. Подбором емкости конденсатора 3 добиваются минимального значения тока, идущего через исполнительный орган 4 (реле) и выставляют его уставку по току срабатывания. На этом заканчивается настройка устройства данного присоединения. По маркировкам данного ТТНП могут быть без проведения опыта короткого замыкания на землю настроены другие присоединения. The implementation of the device is shown in figure 1 of the drawing, where 1 TTNP, 2 - TNNP, 3 capacitor for operating voltage not lower than the maximum voltage of the secondary winding TNNP-2. 4 executive body (relay). The device setup connects any two outputs of the secondary windings TTNP-1 and TNNR-2 with a common wire. A capacitor 3 is connected to the free terminal of the secondary winding of the TNNP-2. A metallic short circuit is made in one phase in the external point of the network connected to this connection, powered by this transformer. Phasing is carried out, achieving the opposite direction of the voltage vectors removed between the common wire and capacitor 3 and the common wire and the free output of TTNP 1. We connect one output of the actuator 4 (relay) to the common point to the second output of which are connected the free conclusions coming from capacitor 3 and TTNP 1. By selecting the capacitance of the capacitor 3, the minimum value of the current flowing through the actuator 4 (relay) is achieved and its setpoint for the operating current is set. This completes the configuration of the device of this connection. According to the markings of this TTNP, other connections can be configured without conducting a short circuit to ground.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При однофазном замыкании на землю в данном присоединении ток от ТТНП 1 опрокидывает свою фазу и возрастает. Напряжение на ТННП 2 также возрастает, но фазы их совпадают, что вызывает срабатывание исполнительного органа 4 и, следовательно, отключение присоединения. При отсутствии емкостного тока или его малости исполнительный орган 4 срабатывает от появления напряжения на выходе ТННП. With a single-phase earth fault in this connection, the current from the TTNP 1 overturns its phase and increases. The voltage on the consumer goods 2 also increases, but their phases coincide, which causes the actuation of the Executive body 4 and, therefore, disconnection. In the absence of capacitive current or its smallness, the actuator 4 is triggered by the appearance of voltage at the output of the consumer goods.

Источники информации:
1. Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. "Энергия", Москва, 1976 г. с. 362 364.Information sources:
1. Fedoseev A. M. Relay protection of electrical systems. "Energy", Moscow, 1976. 362 364.

2. Авторское свидетельство N 902135, H 02 H 3/16. Заявлено 21.04.80. Опубликовано 30.01.82 г. 2. Copyright certificate N 902135, H 02 H 3/16. Stated April 21, 80. Published 01/30/82

Claims

A device for protection against a single-phase earth fault, including a zero-sequence current and voltage transformer, a phase shifter and an actuator, characterized in that one of the output terminals of the current and voltage zero-sequence transformer is connected directly to each other, and the second through a 90 ^° capacitor-phase shifter C, and in parallel with the output terminals of the zero sequence current transformer, an actuator is included.