RU2088010C1 - Реле защиты - Google Patents
Реле защиты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088010C1 RU2088010C1 RU94030995A RU94030995A RU2088010C1 RU 2088010 C1 RU2088010 C1 RU 2088010C1 RU 94030995 A RU94030995 A RU 94030995A RU 94030995 A RU94030995 A RU 94030995A RU 2088010 C1 RU2088010 C1 RU 2088010C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- relay
- current
- ozz
- voltage
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроэнергетики и может применяться в сетях 6 - 35 кВ с изолированной нейтралью, а также в аналогичных сетях низкого напряжения. Изобретение обеспечивает надежное определение поврежденного присоединения при однофазном замыкании на землю в широком диапазоне изменения сопротивления замыкания и исключает ложную работу реле при отсутствии в сети замыкания на землю. Сущность изобретения: это достигается тем, что реле снабжено блоком автоматического регулирования уставки срабатывания измерительного органа, изменяющего установленную уставку срабатывания по току в функции напряжения смещения нейтрали, причем указанный блок автоматического регулирования дополнительно осуществляет запрет срабатывания реле, если напряжение смещения нейтрали данной сети меньше заранее выбранного значения. 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может применяться в сетях 6 35 кВ с изолированной нейтралью, а также в аналогичных сетях низкого напряжения.
Широко известны и применяются в промышленности электромеханические токовые реле типов ЭТ521/0,2, РТ40/0,2, ЭТД551/60 и др. Обмотка такого реле подключается к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП). При возникновении в сети с изолированной нейтралью однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) на одном из присоединений во вторичных обмотках ТТНП всех присоединений сети протекает ток нулевой последовательности I0. Этот же ток протекает и через обмотки электромеханических реле присоединений, отходящих от данной сети. Наибольшее значение тока протекает через обмотку реле поврежденного присоединения, т.е. присоединения, на котором произошло ОЗЗ. Реле этого присоединения срабатывает (включается) и далее либо дает команду на отключение этого поврежденного присоединения, либо подает сигнал (лампа, указательное реле, светодиод и т.п.) о появлении ОЗЗ на данном присоединении. Уставки тока срабатывания реле защиты от ОЗЗ рассчитываются специально и затем устанавливаются на всех реле присоединений, отходящих от данной сети. Уставки срабатывания реле индивидуальны для каждого присоединения.
Широко известны и применяются в промышленности электронные токовые реле типов РТЗ-50, РТЗ-51. Принцип их действия тот же, что и у электромеханические реле (т. е. они срабатывают при превышении током I0 токовой уставки данного реле), но выполнены они с применением электронных элементов (транзисторы, диоды, операционные усилители и т.п.).
Общим недостатком токовых реле защиты от ОЗЗ является то, что уставка по току срабатывания не зависит от полноты однофазного замыкания на землю. Коэффициент полноты ОЗЗ
β = Uo/Uф,
где U0 напряжение смещения нейтрали сети в режиме ОЗЗ,
Uф фазное напряжение в нормальном режиме, когда ОЗЗ отсутствует.
β = Uo/Uф,
где U0 напряжение смещения нейтрали сети в режиме ОЗЗ,
Uф фазное напряжение в нормальном режиме, когда ОЗЗ отсутствует.
Ток в месте замыкания на землю Iз, напряжение U0 и коэффициент β зависят от значения сопротивления замыкания на землю Rз. Если ОЗЗ произошло через сопротивление Rз ≈ 0 (так называемое металлическое ОЗЗ), то U0 Uф и b 1, а ток Iз Iз max. Если же Rз= ∞ то U0 0, β 0 и Iз 0. Таким образом, при изменении сопротивления ОЗЗ Rз в диапазоне 0 ... ∞ напряжение U0 изменяется в пределах Uф.0, а коэффициент β 1.0. Ток в месте замыкания на землю Iз при этом изменяется в диапазоне Iз max.0.
Уставки по току срабатывания на реле защиты от ОЗЗ отходящих присоединений устанавливаются исходя из величин (0,7.0,9)Iз max. Следовательно, если ОЗЗ происходит через значительное сопротивление Rз, то ток Iз в месте замыкания, т.е. ток нулевой последовательности в поврежденном присоединении, не достигает тока срабатывания реле поврежденного присоединения, реле не сработает и не будет информации о том, какое же присоединение повреждено, т.е. на каком присоединении произошло ОЗЗ. При малых же уставках тока срабатывания происходят ложные срабатывания реле защиты от ОЗЗ, т.е. после возникновения ОЗЗ могут сработать два или несколько реле разных присоединений, тогда как ОЗЗ произошло только на одном присоединении.
Электронное реле РТЗ-51 (каталог МЭП 07.03.10-81, 1981г.) наиболее близко к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Оно служит прототипом к заявляемому реле.
Известное реле представляет собой реле тока. На вход реле подается от вторичной обмотки ТТНП защищаемого присоединения ток нулевой последовательности I0. Входной блок реле содержит элементы защиты от чрезмерно больших входных токов I0. Здесь же имеются элементы, с помощью которых устанавливается ток срабатывания реле.
Измерительный блок содержит пороговый элемент, в котором производится сравнение тока уставки (порога) и входного сигнала в виде тока I0. Если входной ток нулевой последовательности I0 превышает ток уставки реле, на выходе измерительного блока появляется сигнал, который поступает в исполнительный блок. Здесь он усиливается и приводит к включению выходного реле, которое включением (отключением) своих контактов включает сигнал (лампа, светодиод, указательное реле), свидетельствующий о повреждении данного присоединения. Иногда выходное реле действует на отключение выключателя поврежденного присоединения.
Известное реле характеризуется уже отмеченными недостатками.
Ток срабатывания реле (уставка срабатывания) не зависит от полноты замыкания на землю, в связи с чем при токах замыкания Iз и напряжении смещения нейтрали U0, меньших 50.60% максимальных, реле многих присоединений могут не сработать и тогда поврежденное присоединение окажется не выявленным, что приведет к значительному технико-экономическому ущербу.
При заниженных уставках срабатывания по току (с целью избежать вышеуказанного недостатка) происходят ложные срабатывания реле, т. е. реле срабатывает при отсутствии ОЗЗ на защищаемом присоединении в режиме наличия ОЗЗ на другом присоединении.
Задачей настоящего предполагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности правильного срабатывания реле в широком диапазоне изменения сопротивления Rз и тока Iз замыкания на землю.
Поставленная задача решается тем, что реле снабжено блоком автоматического регулирования тока срабатывания (уставки срабатывания по току) в функции напряжения смещения нейтрали сети.
В известных технических решениях совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков, отличающих заявляемое реле от прототипа, не выявлена.
Сущность предлагаемого реле поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена функциональная схема заявляемого реле, а на фиг. 2, фиг. 3 зависимости тока срабатывания реле Icp от напряжения смещения нейтрали U0.
Реле содержит входной блок 1, измерительный блок 2, блок автоматического регулирования тока срабатывания (уставки срабатывания реле) 3 и исполнительный блок 4. Вход блока 1 соединен с вторичной обмоткой ТТНП отходящего присоединения, поэтому на вход блока 1 в режиме ОЗЗ подается в качестве сигнала ток нулевой последовательности I0. Вход блока 3 соединен с выходом обмотки "разомкнутый треугольник" трансформатора напряжения, благодаря чему в режиме ОЗЗ на вход блока 3 поступает напряжение смещения нейтрали U0. Наряду с другими элементами блок 1 содержит фильтр первой гармоники тока I0, а блок 3 содержит фильтр первой гармоники напряжения U0. На выходы блоков 1 и 3 поступают преобразованные в них согласно заданным законам первые гармоники соответственно тока I0 и напряжения U0. Уставка тока срабатывания реле устанавливается в блоке 1, а порог срабатывания по току устанавливается в блоке 2. Закон изменения порога срабатывания реле по току вырабатывается блоком 3. Выходы блоков 1 и 3 поступают на раздельные входы блока 2, выход последнего соединен с входом блока 4. Выход блока 4 в виде контактов выходного реле или электронных ключей (на схеме не показаны) включен в цепь элемента сигнализации (лампа, светодиод, указательное реле и т. п.), а при необходимости и в цепь электромагнита отключения выключателя защищаемого присоединения.
Закон изменения тока срабатывания реле Icp в функции напряжения смещения нейтрали U0 может быть разным. Общий его принцип состоит в том, что ток уставки Icp уменьшается с уменьшением U0. Можно выразиться иначе: ток Icp увеличивается с увеличением U0. Существует некоторый порог напряжения U0, при котором защита от ОЗЗ на практике не работает, этот порог колеблется в диапазоне U0 нач (0.0,15)U0 max, где U0 max Uф. Здесь Uф - фазное напряжение сети при отсутствии ОЗЗ. Обычно Uф близко к номинальному фазному напряжению Uф. н. Оптимальной является следующая зависимость Icp от U0:
Icp Icp. min + k U0 при U0 нач < U0≅ Uф,
Icp Icp. min при U0 ≅ U0 нач, (1)
где
Эта зависимость показана на фиг. 2. В диапазоне U0=0.U0 нач ток срабатывания реле Icp имеет неизменное значение (заранее выбранное). С ростом напряжения смещения нейтрали U0 сверх значения U0 нач ток Icp линейно возрастает.
Icp Icp. min + k U0 при U0 нач < U0≅ Uф,
Icp Icp. min при U0 ≅ U0 нач, (1)
где
Эта зависимость показана на фиг. 2. В диапазоне U0=0.U0 нач ток срабатывания реле Icp имеет неизменное значение (заранее выбранное). С ростом напряжения смещения нейтрали U0 сверх значения U0 нач ток Icp линейно возрастает.
Реле работает следующим образом. При отсутствии ОЗЗ напряжение U0 ≈ 0, напряжение на входе блока 3 U0 0, ток нулевой последовательности I0 на входе блока 1 также близок к нулю, реле не работает, его уставка по току срабатывания согласно фиг. 2 составляет Icp. min. Эта же уставка сохраняется и при ОЗЗ в данной сети через большое сопротивление замыкания Rз, когда напряжение смещения нейтрали U0 ≅ U0 нач.
Пусть теперь ОЗЗ в сети произошло через сравнительно небольшое сопротивление Rз, при котором напряжение U0 > U0 нач. Будучи поданным на вход блока 3, это напряжение приведет к увеличению порога срабатывания блока 2 и ток срабатывания реле увеличится, его значение определится выражениями (1), (2), графически представленными на фиг. 2. Чем больше в режиме ОЗЗ напряжение смещения нейтрали U0, тем больше уставка Icp по току срабатывания реле.
Если ОЗЗ произошло не на данном присоединении, то поступающий на вход блока 1 ток I0 будет меньше уставки срабатывания реле и оно не сработает. Если же ОЗЗ произошло на данном присоединении, то через его ТТНП будет протекать весь ток замыкания Iз всей сети; ток I0 на входе блока 1 превысит ток уставки данного реле, измерительный блок 2 зафиксирует этот факт и выдаст сигнал в исполнительный блок 4. В результате сработает выходное реле (или электронный ключ) блока 4 и выдаст сигнал в систему сигнализации, на элемент индикации поврежденного присоединения и, если необходимо, на отключение выключателя поврежденного присоединения.
После ликвидации ОЗЗ или отключения поврежденного присоединения напряжение U0 и ток I0 падают до нуля, реле возвращается в исходное положение.
Блок автоматического регулирования 3 выполняет также функцию запрета срабатывания реле, если напряжение смещения нейтрали меньше заранее выбранного значения. Это нужно для предотвращения ложных срабатываний реле от различных помех, в том числе и от токов небаланса ТТНП. Напряжение запрета Uзап выбирается меньшим U0 нач, например, Uзап 0,75 U0 нач. Такая мера еще больше повышает вероятность правильной и четкой работы реле. Запрет срабатывания реле при U0 < U0 нач можно рассматривать так, как будто уставка по току срабатывания реле равна бесконечности. Тогда характеристику Icp f(U0) можно представить ломаной линией на фиг.3. Здесь точка на оси абцисс U0 a•U0 нач, где а < 1, означает запрет срабатывания реле по его токовой уставке, поскольку при малом U0 ОЗЗ фактически не имеет места, а наблюдается несимметрия сопротивлений фаз сети (емкостей и активных сопротивлений изоляции) относительно земли.
Данное реле опробовано на макете сети в лабораторных условиях. Результаты испытаний вполне согласуются с изложенным в настоящей заявке. Подтверждена надежная и четкая работа реле.
Claims (1)
- Реле защиты отходящего присоединения электрический сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю, содержащее входной блок, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности, а выход с одним из входов измерительного блока, выход которого соединен с исполнительным органом, отличающееся тем, что оно снабжено блоком автоматического регулирования тока срабатывания, подключенного к другому входу измерительного органа и реализующего функцию:
Ic p Ic p . m i n при Uo ≅ Uо н а ч,
Ic p Ic p . m i n + KUo при Uо н а ч < U ≅ Uф . н
где коэффициент наклона линейной части зависимости Ic p f(Uo);
Ic p . m i n минимальный ток срабатывания реле;
Uо н а ч (0.0,15) Uф . н начальное значение напряжения смещения нейтрали сети;
Iз m a x наибольший ток однофазного металлического замыкания на землю в данной электрической сети;
Uф . н номинальное фазное напряжение сети.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94030995A RU2088010C1 (ru) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Реле защиты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94030995A RU2088010C1 (ru) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Реле защиты |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94030995A RU94030995A (ru) | 1997-05-27 |
RU2088010C1 true RU2088010C1 (ru) | 1997-08-20 |
Family
ID=20159918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94030995A RU2088010C1 (ru) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Реле защиты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2088010C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459330C2 (ru) * | 2007-12-20 | 2012-08-20 | Абб Текнолоджи Аг | Способ управления реле защиты и реле защиты |
-
1994
- 1994-08-19 RU RU94030995A patent/RU2088010C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Токовое реле типа ЭТ521. Каталог МЭП 073010-91, 1981. Электронное реле РТЗ-51. Каталог МЭП 073010-81, 1981. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459330C2 (ru) * | 2007-12-20 | 2012-08-20 | Абб Текнолоджи Аг | Способ управления реле защиты и реле защиты |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94030995A (ru) | 1997-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5825599A (en) | Ground fault circuit interrupter system with uncommitted contacts | |
US5745322A (en) | Circuit protection arrangements using ground fault interrupter for overcurrent and overvoltage protection | |
EP0850505B1 (en) | Overcurrent protection circuit | |
CA2181491C (en) | Ground fault circuit interrupt system including auxiliary surge suppression ability | |
CA2411238C (en) | Circuit breaker for detecting an excessive voltage and tripping responsive thereto | |
EP1057233B1 (en) | Zone arc fault detection | |
US7719804B1 (en) | Protective device with improved surge protection | |
US3872354A (en) | Portable ground fault interrupter | |
US4004201A (en) | Multi-function solid state trip unit with trip indicating means | |
US5245498A (en) | Downed conductor automatic detecting device | |
US5103365A (en) | Downed conductor automatic detecting device | |
JP4119491B2 (ja) | 過電流防止回路 | |
US4370609A (en) | Fault isolator for electric utility distribution systems | |
US3895263A (en) | Grounded neutral detector drive circuit for two pole ground fault interrupter | |
CA1073038A (en) | Ground fault protection system | |
US4156884A (en) | Ground fault protection system for industrial power circuits | |
US3579038A (en) | Electrical fault protection system | |
US3764855A (en) | Zero-ground fault-cutout desensitizing device | |
RU2088010C1 (ru) | Реле защиты | |
US3976918A (en) | False triggering protection for ground fault sensor | |
AU2019447727B2 (en) | Electric line (L) protection device for detecting a leakage fault, a short-circuit, fault, an overcurrent fault and an arc fault | |
USRE30304E (en) | Ground fault protection system | |
EP1220410A2 (en) | An overvoltage protection accessory device for a residual current circuit breaker | |
EP1435127B1 (en) | Residual current operated circuit breaker | |
JPH0393422A (ja) | 多出力漏電継電器 |