RU2157038C1 - Ground fault detector for insulated-neutral supply mains - Google Patents
Ground fault detector for insulated-neutral supply mains Download PDFInfo
- Publication number
- RU2157038C1 RU2157038C1 RU99109431/09A RU99109431A RU2157038C1 RU 2157038 C1 RU2157038 C1 RU 2157038C1 RU 99109431/09 A RU99109431/09 A RU 99109431/09A RU 99109431 A RU99109431 A RU 99109431A RU 2157038 C1 RU2157038 C1 RU 2157038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- phase
- current
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для выявления присоединения с замыканием на землю в сетях с изолированной нейтралью. The invention relates to the field of electrical engineering and is intended to detect connection with earth fault in networks with isolated neutral.
В таких сетях селективное выявление линии электропередачи, в которой произошло замыкание на землю, часто оказывается непростой задачей, особенно если в месте повреждения возникают большие переходные сопротивления, а к рассматриваемой секции сборных шин в каком-то реальном рабочем режиме (в том числе ремонтном) может быть присоединено малое количество линий электропередачи. Например, при наличии двух подключенных к секции сборных шин линий разной длины и появлении замыкания на землю на длинной линии ток в ее защите может оказаться очень небольшим, недостаточным для срабатывания (смотри, например, [1,2]). При этом защита линии от замыкания на землю не срабатывает и не выявляет поврежденное присоединение. In such networks, the selective identification of the power line in which an earth fault has occurred is often a daunting task, especially if large transient resistances occur at the site of damage, and to the busbar section in question in some kind of real operating mode (including repair) a small number of power lines should be connected. For example, if there are two lines of different lengths connected to the busbar section and a ground fault occurs on a long line, the current in its protection may turn out to be very small, insufficient to operate (see, for example, [1,2]). In this case, the line protection against earth fault does not work and does not reveal a damaged connection.
Часто возникающие в таких сетях при замыканиях на землю перемежающиеся дуги (смотри, например, [3,4]) еще больше усложняют ситуацию. В настоящее время нет строгого однозначного математического описания процессов, протекающих в сети при наличии перемежающейся дуги. Это, в свою очередь, затрудняет анализ поведения релейной защиты, которая должна выявлять такие повреждения. The alternating arcs often arising in such networks during earth faults (see, for example, [3,4]) complicate the situation even more. At present, there is no strict unambiguous mathematical description of the processes occurring in the network in the presence of an alternating arc. This, in turn, makes it difficult to analyze the behavior of the relay protection, which should detect such damage.
В результате часто эксплуатационный персонал выводит из действия имеющиеся у них стандартные виды релейной защиты и выявляют поврежденную линию путем поочередного отключения подключенных к рассматриваемой секции сборных шин линий по признаку исчезновения напряжения нулевой последовательности. При наличии разветвленной сети такие отключения могут задержать процесс выявления поврежденной линии на значительное время и, кроме того, вызвать значительные материальные ущербы у отключаемых потребителей. As a result, often the operating personnel deactivates the standard types of relay protection they have and identify the damaged line by switching off the lines connected to the busbar section under consideration, on the basis of the disappearance of the zero sequence voltage. If there is a branched network, such outages can delay the process of identifying a damaged line for a considerable time and, in addition, cause significant material damage to disconnected consumers.
Существенно облегчаются режимы работы сети при заземлении ее нейтрали, например, через высокоомный резистор [5,6]. Во много раз снижаются перенапряжения, уменьшается, а при соответствующем выборе величины резистора исключается возможность возникновения перемежающихся дуг. Появляется возможность использовать активный ток для выявления поврежденной линии. Однако указанная возможность достаточно легко реализуется лишь в сетях 35 киловольт, где заземляющий резистор необходимой величины может быть включен, например, в нейтраль силового трансформатора. При этом в нормальном режиме работы сети он обтекается лишь незначительным током, вызванным несимметрией нейтрали, а при замыкании на землю через указанный резистор протекает достаточный для нормальной работы селективной защиты ток, определяемый напряжением сети, величиной переходного сопротивления в месте повреждения и сопротивлением резистора. The operating modes of the network are significantly facilitated when grounding its neutral, for example, through a high-resistance resistor [5,6]. Overvoltage decreases many times, decreases, and with the appropriate choice of the resistor value, the possibility of the occurrence of alternating arcs is excluded. It becomes possible to use active current to identify a damaged line. However, this possibility is quite easily realized only in networks of 35 kilovolts, where the grounding resistor of the required size can be included, for example, in the neutral of the power transformer. In normal operation of the network, it flows around only a small current caused by the asymmetry of the neutral, and when an earth fault occurs, a current sufficient for the normal operation of the selective protection flows through the specified resistor, determined by the voltage of the network, the value of the transition resistance at the fault location and the resistance of the resistor.
В сетях 6...10 киловольт силовые трансформаторы обычно не имеют выведенной нейтрали, поэтому включить резистор в их нейтраль не представляется возможным. Для решения поставленной задачи предлагается применять специально устанавливаемые трансформаторы с выведенной нейтралью, что вызывает как технические, так и экономические трудности. Использование нейтрали измерительных трансформаторов напряжения, как правило, не дает возможности использовать резистор необходимой мощности. В соответствии с [5] в этом случае, например, используя короткозамкнутую обмотку, соединенную в треугольник, у трансформатора типа НТМИ удается в течение нескольких секунд получить в сети наложенный активный ток порядка 1,6...2 ампера, что может оказаться недостаточным для решения рассматриваемой задачи. In 6 ... 10 kilovolt networks, power transformers usually do not have a neutral output, so it is not possible to include a resistor in their neutral. To solve this problem, it is proposed to use specially installed transformers with neutral output, which causes both technical and economic difficulties. The use of neutral measuring voltage transformers, as a rule, does not make it possible to use a resistor of the required power. According to [5], in this case, for example, using a short-circuited winding connected in a triangle, an NTMI transformer can be used to obtain a superimposed active current of the order of 1.6 ... 2 amperes in a network within a few seconds, which may be insufficient for solutions to the problem under consideration.
Рассмотрим, в какой степени известные устройства для выявления замыканий на землю способны решать поставленную задачу применительно к сетям 6...10 киловольт. Consider the extent to which known devices for detecting earth faults are able to solve the problem with respect to networks of 6 ... 10 kilovolts.
Известно (смотри, например, [1 (страницы 56...59), 2 (страницы 380... 386]) устройство для выявления присоединения с замыканием на землю, содержащее фильтры тока нулевой последовательности, включенные в цепь каждого присоединения, реле тока, присоединенные к выходам соответствующих фильтров тока нулевой последовательности, цепочку из последовательно включенного элемента выдержки времени, элемента сигнализации и исполнительного органа, вход которой присоединен к выходу реле тока, а выход служит выходом сигнала о замыкании на землю. It is known (see, for example, [1 (
В этом устройстве измеряют ток нулевой последовательности в линиях и сравнивают его с током срабатывания, который в коэффициент отстройки раз больше суммы собственного емкостного тока линии и тока небаланса фильтра токов нулевой последовательности, причем поврежденной линией считают ту, в которой протекающий ток нулевой последовательности больше тока срабатывания в течение времени, превышающего время срабатывания защиты. In this device, the zero-sequence current in the lines is measured and compared with the tripping current, which is a factor of tune greater than the sum of the own capacitive current of the line and the unbalance current of the zero-sequence current filter, and the damaged line is the one in which the flowing zero-sequence current is greater than the tripping current for a time exceeding the response time of the protection.
Недостатком рассматриваемого устройства является невозможность его применения в тех случаях, когда в каком-то реальном рабочем режиме (в том числе - ремонтном) к рассматриваемой секции сборных шин может быть присоединено малое количество линий электропередачи. Например, при наличии двух подключенных к секции сборных шин линий разной длины и появлении замыкания на землю на длинной линии ток в ее защите может оказаться очень небольшим, недостаточным для срабатывания. The disadvantage of this device is the impossibility of its use in cases where in some real operating mode (including repair) a small number of power lines can be connected to the section of busbars under consideration. For example, if there are two lines of different lengths connected to the busbar section and a ground fault occurs on a long line, the current in its protection may turn out to be very small, insufficient to operate.
У рассматриваемого устройства возникают проблемы с чувствительностью также тогда, когда в месте повреждения возникают большие переходные сопротивления. В экспериментах, проведенных сотрудниками Новосибирского Государственного технического университета на подстанциях Тюменьэнерго, были зафиксированы переходные сопротивления в месте замыкания на землю, величина которых достигала 5...7 килоом, при которых токовая защита нулевой последовательности оказывалась нечувствительной. The device under consideration has problems with sensitivity also when large transient resistances occur at the site of damage. In experiments conducted by employees of the Novosibirsk State Technical University at Tyumenenergo substations, transient resistances were detected at the point of earth fault, the value of which reached 5 ... 7 kilo-ohms, at which the zero-sequence current protection turned out to be insensitive.
Часто возникающие в таких сетях при замыканиях на землю перемежающиеся дуги (смотри, например, [3,4,5]) еще больше усложняют ситуацию. Теоретические расчеты, а также проведенные эксперименты показали, что большое содержание высших гармонических в напряжении нулевой последовательности при наличии в месте замыкания на землю перемежающейся дуги вызывают резкое, в несколько раз, увеличение емкостных токов линий, от которых описанное выше устройство должно быть отстроено во избежание его излишнего срабатывания. Однако, при такой отстройке и возникновении, например, металлического замыкания на землю или замыкания через большое переходное сопротивление на "обслуживаемой" линии устройство оказывается нечувствительным. The alternating arcs that often occur in such networks during earth faults (see, for example, [3,4,5]) complicate the situation even more. Theoretical calculations, as well as experiments, showed that a high content of higher harmonics in the zero-sequence voltage in the presence of an alternating arc at the point of earth fault causes a sharp, several-fold increase in the capacitive currents of the lines, from which the device described above must be tuned to avoid it excessive operation. However, with such a detuning and the occurrence of, for example, a metal earth fault or a short circuit through a large transition resistance on the “serviced” line, the device is insensitive.
Известно (смотри, например, [1 (страницы 83...99)]) устройство для выявления присоединения с замыканием на землю, содержащее фильтры тока нулевой последовательности, включенные в цепь каждого присоединения, измерительный трансформатор напряжения, содержащий вторичную обмотку, соединенную в разомкнутый треугольник, логический элемент И, цепочку из последовательно включенного элемента выдержки времени, элемента сигнализации и исполнительного органа, реле тока и реле направления мощности, последовательно соединенные токовые обмотки которых присоединены к выходам соответствующих фильтров тока нулевой последовательности, причем входы напряжения реле направления мощности подключены к выводам обмотки измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, входы логического элемента И присоединены к выходам реле тока и реле направления мощности, вход цепочки из последовательно включенного элемента выдержки времени, элемента сигнализации и исполнительного органа присоединен к выходу логического элемента И, а выход служит выходом сигнала о замыкании на землю. It is known (see, for example, [1 (pages 83 ... 99)]) a device for detecting a ground fault connection, containing zero sequence current filters included in the circuit of each connection, a voltage measuring transformer containing a secondary winding connected in open a triangle, a logical element AND, a chain of a series-connected time delay element, an alarm element and an executive body, a current relay and a power direction relay, whose current windings are connected in series connected to the outputs of the corresponding zero-sequence current filters, the voltage inputs of the power direction relay connected to the terminals of the winding of the voltage measuring transformer connected to an open triangle, the inputs of the logic element And connected to the outputs of the current relay and power direction relay, the input of the chain from the time delay element connected in series , the alarm element and the executive body is connected to the output of the logical element And, and the output serves as the output of the signal about the closure ns to the ground.
В этом устройстве измеряют величину тока нулевой последовательности в каждой линии и его фазовый угол относительно напряжения нулевой последовательности на сборных шинах, измеренную величину тока нулевой последовательности сравнивают с током срабатывания, который больше тока небаланса фильтра токов нулевой последовательности в коэффициент отстройки раз, угол между током нулевой последовательности и напряжением нулевой последовательности сравнивают с минимальным и максимальным предельными углами, причем поврежденной линией считают ту, в которой ток нулевой последовательности превышает ток срабатывания в течение времени, превышающего время срабатывания защиты, а измеренный фазовый угол лежит между минимальным и максимальным предельными углами. In this device, the magnitude of the zero-sequence current in each line is measured and its phase angle relative to the voltage of the zero-sequence on the busbars, the measured value of the zero-sequence current is compared with the tripping current, which is greater than the unbalance current of the zero-sequence current filter by a factor of tune, the angle between the zero current sequence and voltage of the zero sequence are compared with the minimum and maximum limiting angles, and the damaged line is considered one in which the zero sequence current exceeds the trip current for a time longer than the protection trip time, and the measured phase angle lies between the minimum and maximum limit angles.
Недостатком рассматриваемого устройства, как и предыдущего, является невозможность его применения в тех случаях, когда в каком-то реальном рабочем режиме (в том числе - ремонтном) к рассматриваемой секции сборных шин может быть присоединено малое количество линий электропередачи. Например, при наличии двух подключенных к секции сборных шин линий разной длины и появлении замыкания на землю на длинной линии ток в установленном на ней устройстве выявления может оказаться очень небольшим, недостаточным для срабатывания. The disadvantage of this device, as well as the previous one, is the impossibility of its use in cases where in some real operating mode (including repair) a small number of power lines can be connected to the section of busbars under consideration. For example, if there are two lines of different lengths connected to the busbar section and a ground fault occurs on a long line, the current in the detection device installed on it can be very small, insufficient to operate.
У рассматриваемого устройства возникают проблемы с чувствительностью также тогда, когда в месте повреждения возникают большие переходные сопротивления, во много раз снижающие величины токов и напряжений нулевой последовательности по сравнению с режимом металлического замыкания на землю. The device under consideration has problems with sensitivity also when large transient resistances occur at the site of damage, many times reducing the values of currents and voltages of the zero sequence in comparison with the mode of metal earth fault.
Часто возникающие в таких сетях при замыканиях на землю перемежающиеся дуги (смотри, например, [3,4,5]), еще больше усложняют ситуацию. В соответствии с [5] характер горения перемежающихся дуг при различных видах повреждений в одной и той же сети может быть различным. Строгого однозначного математического описания процессов при перемежающейся дуге в настоящее время не существует. Нет, в частности, ясности в том, как именно может измениться угол между током и напряжением нулевой последовательности при перемежающейся дуге, а следовательно, нет ясности с тем, как в этом режиме будет вести себя направленная токовая защита нулевой последовательности. The alternating arcs that often occur in such networks during earth faults (see, for example, [3,4,5]) complicate the situation even more. In accordance with [5], the nature of burning alternating arcs for different types of damage in the same network can be different. There is currently no strict unambiguous mathematical description of processes in an intermittent arc. In particular, there is no clarity on how exactly the angle between the current and voltage of the zero sequence can change during an alternating arc, and therefore, there is no clarity about how the directional current protection of the zero sequence will behave in this mode.
Исследованиями ВНИИЭ [7] установлено, что защиты ЗЗП-1 и ЗЗП-1М, реагирующие на направление мощности нулевой последовательности в установившемся режиме и исполняющие функции выявления присоединения с замыканием на землю, могут отказывать в срабатывании в режимах перемежающихся дуговых замыканий на землю. The VNIIE studies [7] established that the protection ZZP-1 and ZZP-1M, which respond to the direction of the zero sequence power in the steady state and perform the functions of detecting the connection with a ground fault, may refuse to operate in alternating arc ground faults.
В [1] описаны случаи ложного срабатывания направленной защиты нулевой последовательности, установленной на неповрежденных линиях и выполненной на стандартных реле ЗЗП-1 и ЗЗП-1М, в процессе перезаряда емкостей сети после отключения поврежденной линии. In [1], cases of false positives of directional protection of a zero sequence installed on undamaged lines and performed on standard relays ZZP-1 and ZZP-1M in the process of recharging network capacitors after disconnecting a damaged line are described.
Известны устройства для выявления присоединения с замыканием на землю, в которых измеряется не мощность нулевой последовательности, как в описанном выше случае, а аналогичная мощность в определенные отрезки времени переходного режима. Known devices for detecting an earth-fault connection, in which it is measured not the zero sequence power, as in the case described above, but the same power at certain periods of time of the transition mode.
Например, известно (смотри, например, [1 (страницы 99...102)]) устройство для выявления поврежденной линии, в котором, например, в первый полупериод переходного режима замыкания на землю измеряют величину тока нулевой последовательности в каждой линии и его фазовый угол относительно напряжения нулевой последовательности на сборных шинах, измеренную величину тока нулевой последовательности сравнивают с током срабатывания, угол между током нулевой последовательности и напряжением нулевой последовательности сравнивают с минимальным и максимальным предельными углами, причем поврежденной линией считают ту, в которой ток нулевой последовательности превышает ток срабатывания в течение времени, превышающего время срабатывания защиты, а измеренный фазовый угол лежит между минимальным и максимальным предельными углами. For example, it is known (see, for example, [1 (pages 99 ... 102)]) a device for detecting a damaged line, in which, for example, in the first half-period of the transient earth fault mode, the value of the zero sequence current in each line and its phase the angle relative to the zero sequence voltage on the busbars, the measured value of the zero sequence current is compared with the tripping current, the angle between the zero sequence current and the zero sequence voltage is compared with the minimum and maximum lnym limit angles, and find the defective line in which the zero sequence current exceeds the operating current for a time exceeding the defense response, and the measured phase angle lies between the minimum and maximum limit angles.
Известно большое число устройств для направленной защиты от замыканий на землю, реализующих такого рода способы и выполненных на использовании переходных токов и напряжений нулевой последовательности, основная часть которых реагирует на мощность нулевой последовательности в первом полупериоде переходного режима [1]. There are a large number of devices for directional protection against earth faults that implement such methods and are made using transient currents and zero sequence voltages, most of which respond to zero sequence power in the first transient half-cycle [1].
Однако такие защиты имеют недостаточную помехозащищенность, могут неправильно функционировать вследствие естественных угловых сдвигов и фазовых погрешностей в цепях измерения тока и напряжения нулевой последовательности. В частности, они могут неправильно действовать при замыканиях на землю в моменты, близкие к нулю или максимуму напряжения поврежденной фазы [1]. However, such protections have insufficient noise immunity, may not function properly due to natural angular shifts and phase errors in the zero-sequence current and voltage measurement circuits. In particular, they can act incorrectly when earth faults occur at moments close to zero or the maximum voltage of the damaged phase [1].
На угловые сдвиги и фазовые искажения входных сигналов меньше реагируют устройства защиты, основанные на раздельной фиксации тока и напряжения нулевой последовательности в первом полупериоде переходного процесса [8], однако их помехозащищенность также значительно уступает аналогичному качеству защит, работающих в установившемся режиме. Protection devices based on separate fixing of current and zero sequence voltage in the first half-period of the transient process [8] are less responsive to angular shifts and phase distortions of the input signals, however, their noise immunity is also significantly inferior to the same quality of protections operating in the steady state.
Одним из вариантов описанных выше устройств является защита, основанная на сравнении направлений токов нулевой последовательности поврежденного и неповрежденных присоединений [1 (страницы 103...105)]. При наличии нескольких линий, присоединенных к одной секции распределительного устройства, замыкание на землю на одной из этих линий сопровождается протеканием по этим линиям противоположно направленных емкостных токов. Ток в поврежденной линии течет в одну сторону, а токи в неповрежденных линиях - в противоположную. При появлении замыкания на землю во вторичных цепях трансформаторов токов защиты каждой линии появляются токи нулевой последовательности, направление которых соответствует направлению первичных токов нулевой последовательности в этих линиях. One of the options of the above devices is protection based on a comparison of the directions of the zero sequence currents of damaged and undamaged connections [1 (pages 103 ... 105)]. If there are several lines connected to one section of the switchgear, a ground fault on one of these lines is accompanied by the flow of oppositely directed capacitive currents along these lines. The current in the damaged line flows in one direction, and the currents in the undamaged lines in the opposite direction. When a ground fault occurs in the secondary circuits of the protection current transformers of each line, zero sequence currents appear, the direction of which corresponds to the direction of the primary zero sequence currents in these lines.
Рассматриваемое устройство работает следующим образом. Определяют знак первого полупериода тока (положительный или отрицательный) во вторичной цепи каждой линии и сравнивают соответствующие знаки, поврежденной считают ту линию, знак тока нулевой последовательности в которой в первый полупериод замыкания на землю противоположен знакам токов в остальных линиях. The device in question works as follows. The sign of the first half-period of the current (positive or negative) in the secondary circuit of each line is determined and the corresponding signs are compared, the line is considered damaged, the sign of the zero sequence current in which in the first half-cycle of the earth fault is opposite to the signs of currents in the remaining lines.
Похож на рассмотренный выше принцип и принцип действия описанного в [9] устройства. It is similar to the principle considered above and the principle of operation of the device described in [9].
Описанное устройство, как и все быстродействующие, может ложно срабатывать от помех. The described device, like all high-speed ones, can falsely trigger interference.
Известно [1 (страница 68)] устройство для выявления присоединения с замыканием на землю, которое содержит специальный генератор наложенного тока частотой, например, 25 герц, включенный между выводом нейтрали силового питающего трансформатора и землей, фильтры тока нулевой последовательности, включенные в цепь каждого присоединения, которые через цепочку из последовательно соединенных гармонических фильтров частотой 25 герц, пороговых органов, элементов выдержки времени и элементов сигнализации присоединены ко входам соответствующих исполнительных элементов, выходы которых служат выходами сигналов на отключение соответствующего присоединения. It is known [1 (page 68)] a device for detecting an earth fault connection, which contains a special superimposed current generator with a frequency of, for example, 25 hertz connected between the neutral terminal of the power supply transformer and the ground, zero sequence current filters included in the circuit of each connection which through a chain of series-connected harmonic filters with a frequency of 25 hertz, threshold organs, time delay elements and alarm elements are connected to the inputs of the corresponding ADDITIONAL elements whose outputs are the outputs signals to disable the corresponding connection.
В этом устройстве при появлении замыкания на землю в сети в нейтраль силового трансформатора вводят наложенный ток частотой 25 герц, измеряют эту гармоническую составляющую в токе нулевой последовательности каждой линии и сравнивают ее с током срабатывания, равным току небаланса, умноженному на коэффициент отстройки, причем поврежденной линией считают такую, в которой измеренная величина гармонической составляющей 25 герц в токе нулевой последовательности превышает ток срабатывания защиты. In this device, when an earth fault occurs in the network, a superimposed current of 25 hertz frequency is introduced into the neutral of the power transformer, this harmonic component in the zero sequence current of each line is measured and compared with the response current equal to the unbalance current multiplied by the detuning coefficient, and the damaged line consider one in which the measured value of the harmonic component of 25 hertz in the zero sequence current exceeds the trip current of the protection.
Недостатками описанного устройства является необходимость включения специального высоковольтного источника тока частотой 25 герц в нейтраль трансформатора, которая в сетях напряжением 6...10 киловольт может быть не выведена, а также то, что такой способ защиты не исключает появления в месте замыкания на землю перемежающейся дуги, что может значительно усложнить работу защиты и послужить причиной ее неправильных действий. The disadvantages of the described device is the need to include a special high-voltage current source with a frequency of 25 hertz in the neutral of the transformer, which in networks with a voltage of 6 ... 10 kilovolts can not be output, as well as the fact that this protection method does not exclude the appearance of an alternating arc at the ground fault , which can significantly complicate the work of protection and cause its incorrect actions.
Известно [10] устройство для выявления присоединения с замыканием на землю, содержащее два однофазных высоковольтных заземляющих резистора, включенные в нейтрали силовых трансформаторов, питающих соответствующие секции сборных шин подстанции, фильтры тока нулевой последовательности, включенные в цепь каждого присоединения, два измерительных трансформатора тока, включенные в цепь соответствующих заземляющих резисторов, два измерительных трансформатора напряжения, содержащие вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, входы которых подключены соответственно к первой и второй секциям сборных шин питающей подстанции, выход первого измерительного трансформатора напряжения соединен с входом первого фильтра промышленной частоты, к выходу которого через последовательно включенные первый фазоповоротный блок и первый компаратор подключен первый вход первого логического элемента И, исполнительные органы в количестве, равном числу защищаемых линий n, n датчиков тока нулевой последовательности, n+1 фильтр промышленной частоты, 3 n+3 компаратора, 2 n+1 логический элемент И, 2 n преобразователей прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение, n расширителей импульсов, n+2 накладки оперативные, четыре пороговых органа, два согласующих элемента, второй фазоповоротный блок, сумматор, 2n+2 элемента сигнализации, два элемента выдержки времени, блок проверки исправности устройства, n резисторов и n диодов, причем выход второго измерительного трансформатора напряжения соединен с входом второго фильтра промышленной частоты, к выходу которого через последовательно включенные второй фазоповоротный блок и второй компаратор подключен первый вход второго логического элемента И, вход первого порогового органа соединен с выходом первого измерительного трансформатора напряжения, а его выход служит выходом первого сигнала о замыкании на землю, вход второго порогового органа соединен с выходом второго измерительного трансформатора напряжения, а его выход служит выходом второго сигнала о замыкании на землю, выходы первого и второго фильтров промышленной частоты через первый и второй согласующий элементы соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход сумматора через третий и четвертый компараторы подключен к вторым входам первого и второго логических элементов И соответственно, к выходам которых присоединены входы первого и второго элементов сигнализации соответственно, входы третьего и четвертого пороговых органов подключены к трансформаторам тока, включенным в цепи высокоомных заземляющих резисторов, а их первые входы соединены соответственно с первыми выводами первой и второй накладок оперативных, вторые выходы третьего и четвертого пороговых органов соединены с входами первого и второго элементов выдержки времени, выходы которых служат выходами сигналов на отключение соответствующих выключателей, входы n датчиков тока нулевой последовательности подключены к выходам соответствующих фильтров тока нулевой последовательности, а их выходы через последовательно соединенные третьи фильтры промышленной частоты, пятые компараторы, третьи логические элементы И, первые преобразователи прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение, шестые компараторы, расширители импульсов, четвертые логические элементы И, вторые преобразователи прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение, седьмые компараторы и исполнительные органы соединены с первыми выводами третьих накладок оперативных, вторые выводы которых служат выходами сигналов на отключение соответствующих защищаемых линий, входы третьих и четвертых элементов сигнализации подключены соответственно к выходам четвертых логических элементов И и исполнительных органов, первые выводы n резисторов присоединены к плюсовой шине источника питания, а их вторые выводы объединены с анодными выводами соответствующих диодов и подключены к вторым входам четвертых логических элементов И, катодные выводы диодов, принадлежащих защитам линий, подключенных к первой секции сборных шин, соединены с вторым выводом первой накладки оперативной, а катодные выводы диодов, принадлежащих защитам линий, подключенных к второй секции сборных шин, соединены со вторым выводом второй накладки оперативной, вторые входы третьих элементов И, принадлежащих защитам линий, подключенных к первой секции сборных шин, соединены с выходом первого логического элемента И, принадлежащих защитам линий, подключенных ко второй секции сборных шин, соединены с выходом второго логического элемента И, а основные выходы блока проверки исправности устройства соединены с входами первого, второго и пятых компараторов и первым входом сумматора, дополнительный выход блока проверки исправности устройства соединен с вторым входом сумматора. It is known [10] a device for detecting an earth-fault connection, containing two single-phase high-voltage grounding resistors included in the neutrals of power transformers supplying the corresponding sections of the substation busbars, zero-sequence current filters included in the circuit of each connection, two measuring current transformers included in the circuit of the corresponding grounding resistors, two voltage measuring transformers containing secondary windings connected in an open triangle, the inputs of which are connected respectively to the first and second sections of the busbars of the power substation, the output of the first measuring voltage transformer is connected to the input of the first industrial frequency filter, to the output of which the first input of the first logical element And, the actuators are connected through the first phase-shifting unit and the first comparator the number equal to the number of protected lines n, n zero sequence current sensors, n + 1 industrial frequency filter, 3 n + 3 comparators, 2 n + 1 logical element I, 2 n converters of rectangular pulses to sawtooth voltage, n pulse expanders, n + 2 operating plates, four threshold elements, two matching elements, second phase-shifting unit, adder, 2n + 2 signaling elements, two time delay elements, health check unit devices, n resistors and n diodes, and the output of the second measuring voltage transformer is connected to the input of the second filter of industrial frequency, to the output of which through the second phase-shifting unit connected in series and A second comparator is connected to the first input of the second logical element AND, the input of the first threshold organ is connected to the output of the first voltage measuring transformer, and its output serves as the output of the first signal for ground fault, the input of the second threshold organ is connected to the output of the second voltage measuring transformer, and its output serves the output of the second signal about ground fault, the outputs of the first and second filters of industrial frequency through the first and second matching elements are connected to the first and second inputs of the sums At the same time, the output of the adder through the third and fourth comparators is connected to the second inputs of the first and second logic elements And, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second signaling elements, respectively, the inputs of the third and fourth threshold organs are connected to current transformers connected to the high-resistance grounding circuits resistors, and their first inputs are connected respectively to the first outputs of the first and second operational plates, the second outputs of the third and fourth threshold org newly connected to the inputs of the first and second time delay elements, the outputs of which serve as the outputs of the signals to trip the corresponding circuit breakers, the inputs of the n zero sequence current sensors are connected to the outputs of the corresponding zero sequence current filters, and their outputs are connected through third-series filters of industrial frequency, fifth comparators, third logical elements AND, first converters of rectangular pulses to sawtooth voltage, sixth comparators, pulse expanders, even grounded logical elements And, the second converters of rectangular pulses to sawtooth voltage, the seventh comparators and actuators are connected to the first outputs of the third operational plates, the second conclusions of which serve as the outputs of the signals to disable the corresponding protected lines, the inputs of the third and fourth signaling elements are connected respectively to the outputs of the fourth logical elements And and executive bodies, the first conclusions of n resistors are connected to the positive bus of the power supply, and their second output The odes are combined with the anode terminals of the corresponding diodes and are connected to the second inputs of the fourth logical elements AND, the cathode terminals of the diodes belonging to the line protections connected to the first section of the busbars are connected to the second terminal of the first operational plate, and the cathode terminals of the diodes belonging to the line protections of the connected to the second section of the busbars, connected to the second terminal of the second lining operational, the second inputs of the third elements And belonging to the protections of the lines connected to the first section of the busbars are connected with the output of the first logical element And, belonging to the protections of the lines connected to the second section of the busbars, connected to the output of the second logical element And, and the main outputs of the unit for checking the health of the device are connected to the inputs of the first, second and fifth comparators and the first input of the adder, an additional output of the block health check device is connected to the second input of the adder.
Прототипом предлагаемого устройства для выявления присоединения с замыканием на землю является последнее из описанных устройств. The prototype of the proposed device for detecting earth-fault connection is the last of the described devices.
Недостатком прототипа является невозможность его применения в таких сетях 6...10 киловольт, где питающие силовые трансформаторы не имеют выведенной нейтрали. The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use in such networks 6 ... 10 kilovolts, where the power supply transformers do not have a neutral output.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для выявления присоединения с замыканием на землю, имеющего более широкую область применения, которое может быть использовано, например, в сетях 6...10 киловольт. The objective of the invention is to provide a device for detecting connection with a short to ground, having a wider field of application, which can be used, for example, in networks of 6 ... 10 kilovolts.
Это достигается тем, что в известное устройство для выявления присоединения с замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее два однофазных высоковольтных заземляющих резистора, фильтры тока нулевой последовательности, включенные в цепь каждого присоединения, два измерительных трансформатора тока, включенные в цепь соответствующих однофазных высоковольтных заземляющих резисторов, измерительный трансформатор напряжения, содержащий вторичную обмотку, соединенную в разомкнутый треугольник, входы которого подключены к секции сборных шин подстанции, два фильтра промышленной частоты, фазоповоротный блок, три компаратора, датчик тока, логический элемент И, преобразователь прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение, расширитель импульсов, элемент выдержки времени, блок проверки исправности устройства и исполнительный орган, причем выход измерительного трансформатора напряжения соединен с входом первого фильтра промышленной частоты, к выходу которого через последовательно включенные фазоповоротный блок и первый компаратор подключен первый вход логического элемента И, вход датчика тока нулевой последовательности подключен к выходу фильтра тока нулевой последовательности, а его выход через последовательно соединенный второй фильтр промышленной частоты, второй компаратор, логический элемент И, преобразователь прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение и третий компаратор присоединен ко входу расширителя импульсов, выход исполнительного органа служит выходом выходного сигнала устройства, а выходы блока проверки исправности устройства соединены с входами первого и второго компараторов, дополнительно введены третий однофазный высоковольтный заземляющий резистор, образующий трехфазную группу с указанными выше однофазными высоковольтными заземляющими резисторами, трехфазный силовой выключатель и разъединитель, блок управления однофазными высоковольтными заземляющими резисторами, третий измерительный трансформатор тока в цепи однофазных высоковольтных заземляющих резисторов, образующий трехфазный комплект с указанными выше измерительными трансформаторами тока, и устройство защиты однофазных высоковольтных заземляющих резисторов, причем трехфазная группа однофазных высоковольтных заземляющих резисторов подключена к сборным шинам подстанции через последовательно соединенную цепочку из трехфазного силового выключателя, разъединителя и трехфазного комплекта измерительных трансформаторов тока, входы устройства защиты однофазных высоковольтных заземляющих резисторов присоединены к соответствующим выходам трехфазного комплекта измерительных трансформаторов тока, основной вход блока управления однофазными высоковольтными заземляющими резисторами присоединен к выходу измерительного трансформатора напряжения, а дополнительные входы служат входами управляющих сигналов, выходы блока управления однофазными высоковольтными заземляющими резисторами присоединены к соответствующим управляющим входам трехфазного силового выключателя, вход элемента выдержки времени присоединен к выходу расширителя импульсов, а его выход соединен со входом исполнительного органа. This is achieved by the fact that in a known device for detecting an earth fault connection in an insulated neutral network, containing two single-phase high-voltage grounding resistors, zero-sequence current filters included in the circuit of each connection, two measuring current transformers included in the circuit of the corresponding single-phase high-voltage grounding resistors, a voltage measuring transformer containing a secondary winding connected to an open triangle, the inputs of which are connected s to the busbar section of the substation, two industrial frequency filters, a phase-shifting unit, three comparators, a current sensor, a logical element And, a rectangular pulse to sawtooth voltage converter, a pulse expander, a time delay element, a device health check unit and an actuator, the measurement output a voltage transformer is connected to the input of the first industrial frequency filter, to the output of which, through a series-connected phase-shifting unit and the first comparator, the first the input of the AND gate, the input of the zero-sequence current sensor is connected to the output of the zero-sequence current filter, and its output is connected through a second industrial frequency filter, a second comparator, an I gate, a square-wave converter to sawtooth voltage, and a third comparator connected to the input of the pulse expander , the output of the executive body serves as the output of the output signal of the device, and the outputs of the unit for checking the health of the device are connected to the inputs of the primary о and the second comparator, an additional third-phase high-voltage grounding resistor is introduced, forming a three-phase group with the above-mentioned single-phase high-voltage grounding resistors, a three-phase power switch and a disconnector, a control unit for single-phase high-voltage grounding resistors, a third current measuring transformer in a circuit of single-phase high-voltage grounding resistors forming a three-phase kit with the above current transformers and one protection device of high-voltage grounding resistors, and a three-phase group of single-phase high-voltage grounding resistors is connected to the substation busbars through a series-connected chain of a three-phase power switch, a disconnector and a three-phase set of measuring current transformers, the inputs of the protection device for single-phase high-voltage grounding resistors are connected to the corresponding outputs of the three-phase grounding resistors , the main input of the control unit single-phase high voltage-grounded resistors connected to the output of the voltage measuring transformer, and additional inputs serve as control signal inputs, outputs of the control unit single-phase high-voltage grounding resistors are connected to the corresponding control inputs of the three-phase power switch, the input of the time delay element is connected to the output of the pulse expander, and its output is connected to the input executive body.
В результате описанного активный ток вводят на время выявления поврежденной линии непосредственно в фазы силовой схемы после того, как в сети появляется напряжение нулевой последовательности, превышающее максимальное напряжение небаланса нормального режима. При этом не требуется иметь выведенную нейтраль силового питающего трансформатора. As a result of the described active current is injected during the detection of a damaged line directly into the phases of the power circuit after the zero-sequence voltage appears in the network, exceeding the maximum unbalance voltage of the normal mode. In this case, it is not necessary to have a neutral output of the power supply transformer.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами. The essence of the invention is illustrated by the following description and drawings.
На фиг. 1 приведена укрупненная структурная схема предлагаемого устройства для выявления присоединения с замыканием на землю применительно к одной из возможных схем подстанции. На фиг.2 приведена подробная структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.3 - пример исполнения блока 18 управления заземляющими резисторами. На фиг.4 приведен пример исполнения фазоповоротного блока, на фиг.5 - пример исполнения преобразователя прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение. На фиг.6 приведен пример исполнения расширителя импульсов, на фиг.7 - пример схемы блока проверки предлагаемого устройства. На фиг.8 приведена векторная диаграмма токов и напряжений нулевой последовательности при замыкании на землю в сети, а на фиг.9 - эпюры сигналов на выходах некоторых элементов схемы. На фиг. 10 приведена фазовая характеристика защиты линии электропередачи от замыкания на землю. In FIG. 1 shows an enlarged structural diagram of the proposed device for detecting connection with a ground fault in relation to one of the possible substation schemes. Figure 2 shows a detailed structural diagram of the proposed device, figure 3 is an example of the
На фиг. 1 приведена укрупненная структурная схема предлагаемого устройства для выявления присоединения с замыканием на землю применительно к одной из возможных схем подстанции. Здесь 1 - секция сборных шин, к которой через силовые выключатели 2, 3, 4 и разъединители 5, 6, 7 присоединены линии электропередачи 8, 9 и 10 соответственно. Питание секции сборных шин 1 обеспечивается силовым трансформатором 11, присоединенным к секции 1 через цепочку из последовательно включенных силового выключателя 12 и разъединителя 13. В цепях линий 8, 9 и 10 установлены трансформаторы тока нулевой последовательности (или трехтрансформаторные фильтры тока нулевой последовательности) 14, 15, 16, предназначенные для измерения токов нулевой последовательности, протекающих по линиям 8, 9, 10 соответственно. Первичная обмотка измерительного трансформатора напряжения 17, предназначенного для измерения напряжения нулевой последовательности, присоединена к секции 1 сборных шин. К выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения 17, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединены основные входы блока 18 управления заземляющими резисторами, предназначенного для формирования сигналов на включение и отключение выключателя 19, через который трехфазная группа заземляющих резисторов 20 присоединена к секции 1 сборных шин. Дополнительные входы блока 18 управления заземляющими резисторами служат управляющими входами. Выходы блока 18 управления заземляющими резисторами, предназначенные для управления выключателем 19, соединены с соответствующими выводами соленоидов управления выключателем 19. Исполнение блока 18 управления заземляющими резисторами будет пояснено ниже (фиг.3). In FIG. 1 shows an enlarged structural diagram of the proposed device for detecting connection with a ground fault in relation to one of the possible substation schemes. Here 1 is the busbar section, to which power lines 8, 9 and 10 are connected through
Трехфазная группа заземляющих резисторов 20, предназначенная для создания активной составляющей тока в сети при замыкании на землю, присоединена к секции 1 сборных шин через разъединитель 21 и выключатель 19. Разъединитель 21, включенный между выключателем 19 и секцией 1 сборных шин, предназначен для обеспечения безопасности проведения ремонтных работ на выключателе 19 и трехфазной группе резисторов. Устройства защиты 22, 23 и 24 линий 8, 9 и 10 от замыканий на землю своими токовыми входами подключены к выводам вторичных обмоток трансформаторов тока нулевой последовательности 14, 15 и 16 соответственно, а входами напряжения - к вторичной обмотке трансформатора напряжения 17, включенной в разомкнутый треугольник. В цепи трехфазной группы резисторов 20 установлен трехфазный комплект трансформаторов тока 25, предназначенный для обеспечения устройства 26 защиты резисторов необходимой для нормальной работы информацией. Устройство 26 защиты предназначено для защиты трехфазной группы резисторов 20 от повреждений. A three-phase group of grounding
На фиг.2 приведена подробная структурная схема предлагаемого устройства. Здесь основной вход блока 18 управления заземляющими резисторами, предназначенного для формирования сигналов на включение и отключение выключателя 19 (фиг. 1), объединен с входом первого фильтра промышленной частоты 27 и присоединен к выходу трансформатора напряжения 17 (фиг. 1). Дополнительные входы блока 18 управления заземляющими резисторами служат управляющими входами. Выходы блока 18 управления заземляющими резисторами, предназначенные для управления выключателем 19, соединены с соответствующими выводами соленоидов управления выключателем 19. Трехфазный выключатель 19 предназначен для подключения к сборным шинам подстанции трехфазной группы высоковольтных заземляющих резисторов 20, в цепи которого установлен трехфазный комплект измерительных трансформаторов тока 25. К выходам измерительных трансформаторов тока 25 присоединены соответствующие входы устройства защиты 26, предназначенного для защиты трехфазной группы резисторов 20 от повреждений. Figure 2 shows a detailed structural diagram of the proposed device. Here, the main input of the
Первый фильтр промышленной частоты 27 предназначен для выделения из входного сигнала составляющей частотой 50 герц. Он выполнен по любой из стандартных схем, описанных, например, в [11, 12, 13, 14], и взят без изменений из прототипа. The first filter of
Выход первого фильтра промышленной частоты 27 соединен с входом фазоповоротного блока 28, предназначенного для сдвига поступающего на него сигнала по фазе. Его исполнение будет пояснено ниже (фиг.4). The output of the first filter of
Выход фазоповоротного блока 28 соединен с входом первого компаратора 29, предназначенного для формирования единичного выходного сигнала при условии, если входной сигнал превышает по величине порог срабатывания. Он выполнен по любой из стандартных схем, описанных, например, в [11, 12, 13, 14], и взят без изменений из прототипа. The output of the phase-shifting
Вход датчика тока 30, предназначенного для преобразования входного тока нулевой последовательности в сигнал, удобный для обработки в последующих элементах, подключен к выводам трансформаторов тока нулевой последовательности (или к выходу трехтрансформаторного фильтра тока нулевой последовательности) защищаемой линии [15]. Датчик тока 30 может быть, например, выполнен в виде трансреактора в соответствии с описанным в [15]. The input of the
Вход второго фильтра промышленной частоты 31, аналогичного 27, присоединен к выходу датчика тока 30, а его выход подключен к входу второго компаратора 32, аналогичного 29. The input of the second filter of
Первый вход логического элемента И 33, предназначенного для реализации соответствующей логической функции, подключен к выходу второго компаратора 32, а второй его вход - к выходу первого компаратора 29. The first input of the AND
Вход преобразователя прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение 34 подключен к выходу логического элемента И 33. Преобразователь 34 предназначен для преобразования прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение и может быть выполнен, например, в соответствии с фиг. 5. The input of the converter of rectangular pulses to a
Вход третьего компаратора 35, аналогичного 29, 32, подключен к выходу преобразователя 34, а его выход соединен с входом расширителя импульсов 36, предназначенного для формирования импульса шириной не менее одного-полутора периодов промышленной частоты при поступлении на его вход короткого импульса. Расширитель импульсов 36 может быть выполнен, например, по схеме фиг.6. The input of the
Вход элемента выдержки времени 37, предназначенного для задержки поступающего на него сигнала на заранее заданное время, подключен к выходу расширителя импульсов 36. Элемент выдержки времени 37 может быть выполнен по любой стандартной схеме, описанной, например, в [11, 12, 13, 14, 15]. The input of the
Вход исполнительного органа 38, предназначенного для формирования выходного сигнала на отключение линии, присоединен к выходу элемента выдержки времени 37. Исполнительный орган 38 взят без изменения из прототипа и содержит, как и в прототипе, последовательно включенные усилитель мощности, описанный, например, в [16], и выходное промежуточное реле из числа описанных, например, в [15, 17]. Выход исполнительного органа 38 служит выходом устройства защиты. The input of the
Выходы блока 39 проверки исправности, предназначенного для проверки исправности предлагаемого устройства, подключены к входам первого и второго компараторов. The outputs of the
Совокупность блоков 27 ... 38 представляет собой устройство защиты 22 линии от замыканий на землю (фиг. 1). Аналогично выполнены устройства 23 и 24 защит 23 и 24 линий 9 и 10 соответственно. The set of
На фиг. 3 приведен пример исполнения блока 18 управления заземляющими резисторами. Здесь входы органа напряжения 40, в качестве которых служат выводы обмотки органа напряжения 40, предназначенного для срабатывания при превышении входного сигнала над уровнем уставки, соединены с выводами обмотки трансформатора напряжения 17 (фиг. 1), включенной в разомкнутый треугольник. Первый вывод замыкающего контакта органа напряжения 40 присоединен к положительному зажиму источника оперативного питания, а второй - к первому выводу накладки электрической 41, предназначенной для коммутации цепи входного управляющего сигнала. Второй вывод накладки электрической 41 соединен с первым выводом кнопки электрической 42, предназначенной для коммутации проходящего через нее сигнала. Второй вывод кнопки электрической 42 через диод 43 соединен с первым выводом размыкающего контакта первого промежуточного реле 44, предназначенного для коммутации сигнала на включение выключателя. Второй вывод размыкающего контакта промежуточного реле 44 служит выходом сигнала на включение выключателя 19. Второй вывод кнопки электрической 42 соединен также непосредственно с первым выводом обмотки второго промежуточного реле 45, предназначенного для фиксации факта запуска схемы блока 18 управления заземляющими резисторами. Второй вывод обмотки второго промежуточного реле 45 присоединен к отрицательному зажиму источника питания оперативного тока. Первый вывод замыкающего контакта второго промежуточного реле 45 присоединен к положительному зажиму источника питания оперативного тока, а второй вывод этого контакта присоединен к второму выводу замыкающего контакта органа напряжения 40. Второй вывод кнопки электрической 42 соединен также непосредственно с первым выводом обмотки элемента времени 46, предназначенного для создания заранее обусловленной временной задержки поступающего на его контакты сигнала. Второй вывод обмотки элемента 46 присоединен к отрицательному зажиму источника питания оперативного тока. Первый вывод замыкающего контакта элемента времени 46 присоединен к положительному зажиму источника оперативного питания, а второй вывод замыкающего контакта элемента времени 46 соединен с первым выводом обмотки промежуточного реле 44, второй вывод которой соединен с отрицательным зажимом источника питания оперативного тока. Кроме того, второй вывод замыкающего контакта элемента времени 46 соединен с первым выводом обмотки третьего промежуточного реле 47, второй вывод которой соединен с отрицательным зажимом источника питания оперативного тока. Первый вывод замыкающего контакта третьего промежуточного реле 47 присоединен к положительному зажиму источника оперативного питания, а второй вывод замыкающего контакта промежуточного реле 47 служит выходом сигнала на отключение выключателя 19. Промежуточное реле 47 предназначено для коммутации сигнала на отключение выключателя 19. Выводы 48 накладки электрической 41 служат управляющими входами блока 18 управления заземляющими резисторами. In FIG. 3 shows an example of execution of the
В качестве органа напряжения 40 может быть использовано, например, реле максимального напряжения, в качестве промежуточных реле 44, 45, 47 - стандартные промежуточные реле из числа описанных в [15, 17], а в качестве элемента времени 46 - термостойкое реле времени из числа описанных в [15, 17]. As an organ of
На фиг. 4 приведен пример исполнения фазоповоротного блока. Здесь 49 - вход блока, 50 - его выход. Резистор 51, один вывод которого соединен с входом блока, и конденсатор 52, через который резистор 51 соединяется с общим проводом, предназначены для сдвига входного сигнала промышленной частоты на необходимый угол. Регулирующий резистор 53, включенный параллельно конденсатору 52, предназначен для регулирования выходного сигнала фазоповоротного блока по величине. In FIG. 4 shows an example of the execution of the phase-shifting unit. Here 49 is the input of the block, 50 is its output. A
На фиг. 5 приведен пример исполнения преобразователя 34 прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение. Вход преобразователя 34 присоединен к выходу логического элемента И 33, который изображен на фиг.3, 5. Левый вывод резистора 54 служит входом преобразователя 34, правый вывод через диод 55 соединен с выходом преобразователя 34. Резистор 56 включен между шиной положительного напряжения источника питания и выходом преобразователя 34, конденсатор 57 включен между выходом преобразователя 34 и нулевым проводом. In FIG. 5 shows an example of the execution of the
На фиг. 6 приведен пример исполнения расширителя импульсов 36. Входом расширителя импульсов 36 служит верхний вывод резистора 58, второй вывод которого соединен с нулевым проводом. База транзистора 59, предназначенного для работы в режиме эмиттерного повторителя, соединена с входом расширителя импульсов, а коллектор через резистор 60, предназначенный для ограничения тока, соединен с шиной положительного напряжения источника питания. Эмиттер транзистора 59 через диод 61 соединен с выходом расширителя импульсов 36. Между выходом расширителя импульсов 36 и нулевым проводом включены резистор 62 и конденсатор 63, предназначенные для "запоминания" поступившего на них импульса на определенное время. In FIG. 6 shows an example of a
На фиг. 7 приведен пример схемы блока 39 проверки предлагаемого устройства. Здесь шина положительного потенциала источника питания через электрическую кнопку 64, диод 65 и резистор 66 соединена с первым выходом 67 блока 39, а через электрическую кнопку 64, диод 68 и резистор 69 соединена со вторым выходом 70 блока 39. In FIG. 7 shows an example circuit diagram 39 of the verification of the proposed device. Here, the bus of the positive potential of the power source through the electric button 64, the
На фиг.8 приведена векторная диаграмма токов и напряжений нулевой последовательности для неповрежденной линии при замыкании на землю в сети. Здесь 3U0 - утроенный вектор напряжения нулевой последовательности; IC1, IC2 - вектора утроенного тока нулевой последовательности в емкостном токе в поврежденном и неповрежденном присоединении соответственно; IR - вектор активного тока, создаваемого заземляющим резистором; I31, I32 - вектора тока нулевой последовательности, протекающего по поврежденной и неповрежденной линии соответственно; φраб - фазовый угол тока нулевой последовательности в поврежденной линии; φmax,φmin - граничные углы зоны срабатывания.On Fig shows a vector diagram of the currents and voltages of the zero sequence for the undamaged line when an earth fault in the network. Here 3U 0 is the triple voltage vector of the zero sequence; I C1 , I C2 - triple current vector of the zero sequence in the capacitive current in a damaged and undamaged connection, respectively; I R is the vector of the active current created by the grounding resistor; I 31 , I 32 - the zero-sequence current vector flowing along the damaged and undamaged lines, respectively; φ slave is the phase angle of the zero sequence current in the damaged line; φ max , φ min - boundary angles of the response zone.
На фиг.9 приведены эпюры сигналов на выходах некоторых элементов схемы. Здесь 3U0 1 - гармоника 50 герц напряжения нулевой последовательности, сдвинутая по фазе фазоповоротным блоком 28 и поступающая на вход первого компаратора 29; Uпор - порог срабатывания первого компаратора 29; Uоп - сигнал на выходе первого компаратора 29; I0 1 - гармоника 50 герц тока нулевой последовательности, поступающая на вход второго компаратора 32 с датчика тока 30 через второй фильтр промышленной частоты 31; Iпор - порог срабатывания второго компаратора 32; U32 - сигнал на выходе второго компаратора 32; U33 - сигнал на выходе логического элемента И 33; U35 - сигнал на выходе преобразователя прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение 34; U35 - сигнал на выходе третьего компаратора 35; U36 - сигнал на выходе расширителя импульсов 36; U37 - сигнал на выходе элемента выдержки времени 37.Figure 9 shows the plot of the signals at the outputs of some elements of the circuit. Here 3U 0 1 is the harmonic of 50 hertz of the zero sequence voltage, phase-shifted by the phase-shifting
На фиг. 10 приведена фазовая характеристика защиты линии электропередачи от замыкания на землю. Здесь Iср - ток срабатывания; φ° - фазовый угол.In FIG. 10 shows the phase characteristic of the protection of the power line against earth faults. Here I cf is the trip current; φ ° is the phase angle.
Предлагаемое устройство для выявления присоединения с замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью работает следующим образом. The proposed device for detecting a connection with a ground fault in a network with isolated neutral operates as follows.
При возникновении замыкания на землю в рассматриваемой сети (фиг. 1) появляется напряжение нулевой последовательности, величина которого зависит от рабочего напряжения сети, величины переходного сопротивления в месте замыкания и некоторых других факторов. Соответствующее напряжение, снимаемое со вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения 17, сравнивают с напряжением срабатывания блока 18 управления заземляющими резисторами. Если оно больше напряжения срабатывания, то выдают сигнал на включение выключателя 19, в результате чего к сборным шинам 1 (фиг. 1) подключается трехфазная группа заземляющих резисторов 20, являющаяся источником активного (имеющего нулевой фазовый сдвиг относительно вызвавшего его напряжения) тока, протекающего через точку замыкания на землю. При "металлическом" замыкании на землю активный ток протекает в поврежденном присоединении через точку замыкания на землю, по заземляющим резисторам, которые принадлежат неповрежденным фазам сети, через соответствующие обмотки низшего напряжения питающего силового трансформатора 11 и вновь - к месту замыкания на землю. При замыканиях на землю через переходное сопротивление, активный ток протекает также через заземляющий резистор, принадлежащий поврежденной фазе. When an earth fault occurs in the considered network (Fig. 1), a zero sequence voltage appears, the value of which depends on the operating voltage of the network, the magnitude of the transition resistance at the point of fault, and some other factors. The corresponding voltage taken from the secondary winding of the voltage measuring transformer 17 is compared with the operating voltage of the
В результате описанного токи нулевой последовательности в неповрежденных линиях остаются емкостными, а ток нулевой последовательности в поврежденной линии содержит значительную активную составляющую (например, равную по величине емкостному току сети). Измеряют угол тока нулевой последовательности в каждой линии, подключенной к рассматриваемым сборным шинам (фиг. 1), по отношению к напряжению нулевой последовательности на этих шинах. Поврежденной линией считают ту, в которой измеренный угол лежит между минимальным и максимальным граничными значениями (фиг.8). Спустя время, необходимое для выявления поврежденной линии, трехфазную группу заземляющих резисторов 20 отключают. As a result of the described, the zero sequence currents in the undamaged lines remain capacitive, and the zero sequence current in the damaged line contains a significant active component (for example, equal in value to the capacitive current of the network). Measure the angle of the zero sequence current in each line connected to the busbar under consideration (Fig. 1), in relation to the zero sequence voltage on these buses. A damaged line is considered one in which the measured angle lies between the minimum and maximum boundary values (Fig. 8). After the time required to identify the damaged line, the three-phase group of grounding
Рассмотрим работу схемы предлагаемого устройства. Consider the operation of the circuit of the proposed device.
На входы предлагаемого устройства (фиг. 1,2) от измерительных трансформаторов тока и напряжения поступают сигналы о токе нулевой последовательности, протекающем по защищаемой линии, и напряжении нулевой последовательности на сборных шинах питающей подстанции. В зависимости от величин этих сигналов и фазы сдвига между током и напряжением нулевой последовательности предлагаемое устройство формирует свои сигналы. The inputs of the proposed device (Fig. 1.2) from measuring current and voltage transformers receive signals about the zero sequence current flowing along the protected line and the zero sequence voltage on the busbars of the power substation. Depending on the magnitude of these signals and the phase shift between the current and voltage of the zero sequence, the proposed device generates its signals.
При отсутствии замыкания на землю в сети, питающейся от подстанции по фиг. 1, токи и напряжения нулевой последовательности практически отсутствуют. От реально присутствующих небалансов все пороговые органы предлагаемого устройства отстроены, то есть ток срабатывания защиты и напряжение срабатывания должны быть больше соответствующих небалансов, например, в 1,5. ..1,7 раза. Это достигается, например, соответствующим выбором порогов срабатывания Iпор и Uпор.In the absence of an earth fault in the network powered by the substation of FIG. 1, currents and voltages of the zero sequence are practically absent. From the actually present imbalances, all threshold organs of the proposed device are detuned, that is, the trip current of the protection and the trip voltage must be greater than the corresponding imbalances, for example, 1.5. ..1.7 times. This is achieved, for example, by appropriate selection of the thresholds for the operation of I pores and U pores .
В исходном состоянии орган напряжения 40, входящий в состав блока 18 управления заземляющими резисторами (фиг.3), находился в несработавшем состоянии, накладка электрическая 41 - замкнута, контакт кнопки электрической 42 - замкнут, реле 44, 45, 46, 47 находились в несработавшем состоянии. In the initial state, the
При возникновении замыкания на землю (например, на линии 8 - фиг. 1) в сети появляется значительное по величине напряжение нулевой последовательности, достаточное для срабатывания органа напряжения 40, входящего в состав блока 18 управления заземляющими резисторами. When an earth fault occurs (for example, on line 8 - Fig. 1), a zero-sequence voltage of significant magnitude appears in the network, sufficient to trigger the
Сработав при появлении в сети напряжения нулевой последовательности, орган напряжения 40 своими контактами через накладку электрическую 41, кнопку электрическую 42 и диод 43 выдает сигнал положительной полярности на размыкающие контакты первого промежуточного реле 44. Со второго вывода контактов этого реле выдается сигнал на включение выключателя 19. После завершения включения выключателя 19 цепь сигнала на его включение разрывается специальными блок-контактами, имеющимися в приводе этого выключателя. В свою очередь выключатель 19 подключает к сборным шинам 1 (фиг. 1) трехфазную группу заземляющих резисторов 20. Активный ток, создаваемый этими резисторами, протекает по поврежденной линии 8 до места замыкания на землю. Having worked when a zero-sequence voltage appears in the network, the
Одновременно с выдачей сигнала на включение выключателя 19 орган напряжения 40 своими контактами через накладку электрическую 41 и кнопку электрическую 42 выдает сигнал положительной полярности на обмотку второго промежуточного реле 45, которое, сработав, становится на самоподпитку своими замыкающими контактами через последовательно соединенные накладку электрическую 41 и кнопку электрическую 42. Simultaneously with the issuance of a signal to turn on the
Одновременно с выдачей сигнала на включение выключателя 19 орган напряжения 40 своими контактами через накладку электрическую 41 и кнопку электрическую 42 выдает также сигнал положительной полярности на обмотку реле времени 46. Спустя время, равное уставке элемента времени 46, замыкаются контакты элемента времени 46 и выдают сигнал положительной полярности на один вывод обмотки реле промежуточного 47, второй вывод которой присоединен к отрицательному зажиму источника питания. Реле промежуточное 47 срабатывает и своими контактами выдает сигнал на отключение выключателя 19. При срабатывании реле времени 46 выдается также сигнал на срабатывание первого промежуточного реле 44. Своими размыкающими контактами реле 41 разрывает цепь сигнала на включение выключателя 19. В результате описанного выше выключатель 19 подключает к сборным шинам 1 трехфазную группу заземляющих резисторов 20 на время, например, равное 3...4 секундам, достаточное для выявления поврежденной линии и срабатывания предлагаемого устройства защиты. Simultaneously with the issuance of a signal to turn on the
После завершения отключения выключателя 19 цепь сигнала на его отключение разрывается специальными блок-контактами, имеющимися в приводе этого выключателя. После исчезновения напряжения нулевой последовательности элемент 40 возвращается в исходное состояние, а второе промежуточное реле 45 остается в сработавшем состоянии из- за наличия цепи самоудерживания. При этом остаются в сработавшем состоянии также промежуточные реле 44, 47 и реле времени 46. Для их возврата следует нажать на кнопку 42. After completing the shutdown of the
В некоторых случаях при замыкании на защищаемой линии в месте повреждения появляется большое переходное сопротивление. Тогда в момент включения заземляющего резистора 20 напряжение нулевой последовательности в сети может снизиться за счет шунтирующего действия сопротивления резистора 20 относительно переходного сопротивления в месте замыкания на землю. Если при этом напряжение 3U0 снизится ниже порога возврата органа напряжения 40, то реле 40 может разорвать свои контакты и нормальная работа схемы на этом может прерваться. Чтобы этого не произошло, второе промежуточное реле 45 становится на самоудерживание по описанной выше схеме. Возврат схемы в исходное состояние при этом осуществляется при нажатии кнопки 42, в результате чего размыкается цепь самоудерживания реле 45 и происходит его возврат в исходное состояние, в результате чего в исходное состояние возвращаются также реле 44, 46 и 47.In some cases, when a circuit is closed on the protected line at the site of damage, a large transition resistance appears. Then, at the moment the grounding
При наличии на рассматриваемой подстанции (фиг. 1) автоматического повторного включения линий может потребоваться повторное включение заземляющего резистора. При этом описанная схема блока 18 управления заземляющим резистором должна возвращаться в исходное состояние не нажатием кнопки 45, а автоматически, например, при размыкании контактов управляющей автоматики, подключаемых в этом случае к управляющим входам параллельно накладке 41. Саму накладку 41 в этом случае предварительно размыкают. В описанном случае выключатель 19 будет подключать трехфазную группу заземляющих резисторов 20 к сборным шинам в каждом цикле автоматического повторного включения линии, если при этом возникает значительное по величине напряжение нулевой последовательности. If the substation under consideration (Fig. 1) has automatic re-activation of the lines, it may be necessary to re-enable the grounding resistor. Moreover, the described circuit of the
Диод 43 предотвращает запитывание реле 46 и непредусмотренное отключение выключателя 19 из-за поступления "обратного" сигнала со стороны второго (правого на фиг.3) вывода размыкающего контакта реле 44, например, при выдаче сигнала на включение выключателя 19 "вручную". The
Как уже отмечалось выше, активный ток трехфазной группы заземляющих резисторов 20 протекает по поврежденной линии (в нашем случае - 8) через точку замыкания на землю, по земле, через оставшиеся под напряжением фазы резистора 20, по обмоткам питающего трансформатора 11 и снова - к точке замыкания на землю. В результате векторная диаграмма токов и напряжений в поврежденной и неповрежденных линиях принимает вид, изображенный на фиг.8. Ток нулевой последовательности, протекающий по поврежденной линии, попадает в зону срабатывания устройства защиты, и защита поврежденной линии срабатывает. Ток нулевой последовательности, протекающий по неповрежденной линии, попадает в зону несрабатывания устройства защиты, и защита поврежденной линии не срабатывает. As noted above, the active current of the three-phase group of grounding
Наличие подключенной к сборным шинам трехфазной группы заземляющих резисторов 20, ток через которую примерно равен емкостному току сети, исключает возникновение перемежающейся дуги и тем самым облегчает условия работы защиты. Введение выдержки времени защиты порядка 2...3, 5 секунд позволяет отстроиться от переходного процесса перезарядки емкостей, связанного с коммутациями и замыканиями в сети. The presence of a three-phase group of grounding
Рассмотрим работу устройства 22 защиты по фиг. 2. Consider the operation of the
В исходном состоянии, при отсутствии замыкания на землю в сети, напряжение нулевой последовательности 3 U0 и токи нулевой последовательности 3 I0 в линиях близки к нулю, сигналы на входе первого фильтра промышленной частоты 27 и датчиках тока 30 всех линий также близки к нулю. Предлагаемые устройства защиты находятся в несработавшем состоянии.In the initial state, in the absence of a ground fault in the network, the zero sequence voltage 3 U 0 and the zero sequence currents 3 I 0 in the lines are close to zero, the signals at the input of the first
При металлическом замыкании на землю, например на линии 8, на входе первого фильтра промышленной частоты 27 появляется напряжение порядка 100 вольт, а на выходе этого фильтра выделяется составляющая 50 герц этого сигнала. Фазоповоротный блок 28 способен сдвинуть фазу этого сигнала на угол от 0o до 90o в зависимости от соотношения параметров резисторов 51, 53 (обычно сопротивление резистора 53 принимают в несколько раз большим, чем сопротивление резистора 51) и конденсатора 52. Соответствующий подбор параметров элементов фазоповоротного блока обеспечивает расположение середины зоны срабатывания фазовой характеристики защиты (фиг. 8) примерно на минус 45 электрических градусов.With a metal earth fault, for example, on line 8, a voltage of about 100 volts appears at the input of the first
Сигнал 3 U0 1 с выхода фазоповоротного блока 28 (фиг.2,9) поступает на вход компаратора 29, вырабатывающего единичные логические сигналы в том случае, когда поступающий на него сигнал больше порогового значения (фиг.9). Порог Uпор 1 срабатывания компаратора 29 выбирается большим, чем напряжение небаланса нулевой последовательности при отсутствии замыкания на землю в сети. Таким образом, сигнал на выходе компаратора 29 (фиг.2) (опорное напряжение Uоп на фиг. 9) представляет собой прямоугольные импульсы с частотой следования 50 герц. Эти импульсы несут в себе информацию о фазе напряжения 3 U0, а также информацию о том, что напряжение 3 U0 превысило порог чувствительности предлагаемого устройства.The signal 3 U 0 1 from the output of the phase-shifting unit 28 (Fig. 2,9) is fed to the input of the
Одновременно с описанным выше в рассматриваемом режиме (при замыкании на землю на линии 8) токи 3 I0 от измерительных трансформаторов тока 14, 15, 16 подаются на входы датчиков тока 30 всех трех устройств защиты 22, 23, 24 (фиг. 1) линий. Датчики тока 30 преобразуют поступающий на них ток в величины, удобные для использования в полупроводниковых элементах блоков 31, 32, 33 и последующих. Датчики тока 30 могут быть выполнены, например, в виде трансреакторов в соответствии с [15].At the same time as described above in the considered mode (when it is shorted to ground on line 8), currents 3 I 0 from current measuring transformers 14, 15, 16 are fed to the inputs of
Фильтр промышленной частоты 31 выделяет из поступающего на него сигнала составляющую 50 герц, отсеивая различные помехи. The
Компаратор 32 формирует прямоугольные единичные сигналы в том случае, когда поступающий на него сигнал (3 I0 1 на фиг.9) больше порогового значения Iпор. Порог срабатывания компаратора 32 (фиг.2,9) выбирается больше, чем небаланс, поступающий на этот компаратор при отсутствии замыкания на землю в сети. Таким образом производится отстройка от токов небаланса в режиме дежурства. В результате в рассматриваемом режиме сигнал на выходе компаратора 32 (U32 на фиг.9) представляет собой прямоугольные импульсы напряжения с частотой следования 50 герц. Эти импульсы несут в себе информацию о фазе тока 3 I0, а также информацию о том, что ток 3 I0 превысил порог чувствительности предлагаемого устройства.The
Угол поворота сигнала в фазоповоротном блоке 28 (фиг.2, 4) выбирается таким, чтобы импульсы на выходе компаратора 32 совпадали по фазе с опорным напряжением Uоп, поступающим с выхода компаратора 29 в том случае, когда ток 3 I0 опережает напряжение 3 Uo примерно на 45 электрических градусов. Сигналы с выходов компараторов 29 и 32 поступают на входы логического элемента И 33 и в описываемом случае вызывают появление на выходе элемента И 33 максимальных по длительности прямоугольных импульсов, продолжительность каждого из которых не превышает половины периода промышленной частоты.The angle of rotation of the signal in the phase-shifting unit 28 (FIGS. 2, 4) is selected so that the pulses at the output of the
Если угол между 3 I0 и 3 U0 отклоняется от - 45o, то длительность прямоугольных импульсов, сформированных на выходе логического элемента И 33, уменьшается (U33 на фиг.9).If the angle between 3 I 0 and 3 U 0 deviates from - 45 o , then the duration of the rectangular pulses generated at the output of the logical element And 33 decreases (U 33 in Fig.9).
В преобразователе прямоугольных импульсов в пилообразное напряжение 34 прямоугольные импульсы U33, поступающие с выхода элемента И 33 (фиг.2), преобразуются в пилообразное напряжение (U34 на фиг.9).In the Converter of rectangular pulses in a
На фиг. 5 приведен пример схемы преобразователя 34. Входным сигналом здесь является выходной сигнал элемента И 33. Когда этот сигнал равен нулю, диод 55 (фиг. 5) открыт и резистор 54 шунтирует конденсатор 57. Поскольку сопротивление резистора 54 во много раз меньше сопротивления резистора 56, напряжение на конденсаторе 57 близко к нулю. Когда напряжение на выходе элемента И 33 становится равным единице, диод 55 закрывается и конденсатор 57 начинает заряжаться через резистор 56. После окончания прямоугольного импульса U33 конденсатор 57 опять быстро разряжается через резистор 54 на выход элемента И 33. В результате напряжение на конденсаторе 57 (а следовательно, и на выходе преобразователя 34) имеет вид U34, изображенный на фиг.9.In FIG. 5 shows an example of a
В компараторе 35 (фиг.2) напряжение U34 сравнивается с пороговым значением UII, определяющим ширину зоны срабатывания на фазовой характеристике устройства, изображенной на фиг. 10 (на фиг.8 - соответственно промежуток между φmax,φmin - граничными углами зоны срабатывания). Прямоугольные импульсы U35 (фиг. 9) формируются на выходе компаратора 35 (фиг.2) в те моменты, когда U34 ≥ UII>.In the comparator 35 (FIG. 2), the voltage U 34 is compared with a threshold value U II determining the width of the response zone on the phase response of the device shown in FIG. 10 (in Fig. 8, respectively, the interval between φ max and φ min are the boundary angles of the response zone). Rectangular pulses U 35 (Fig. 9) are formed at the output of the comparator 35 (Fig. 2) at those moments when U 34 ≥ U II >.
Расширитель импульсов 36 (фиг.2) увеличивает ширину сигнальных импульсов, снимаемых с компаратора 35. Пример схемы расширителя импульсов 36 приведен на фиг.6. Входной импульс U35 выделяется на резисторе 58 (фиг.6) и открывает транзистор 59. Через резистор 60, ограничивающий максимальное значение тока, и через диод 61 заряжается конденсатор 63. Поскольку допустимый ток транзистора существенно выше, например, выходного тока микросхемы, заряд конденсатора 63 происходит достаточно быстро, так как величина сопротивления резистора 60 может быть принята незначительной. Резистор 62 определяет постоянную разряда конденсатора 63. Величина сопротивления резистора 62 может быть принята, например, на один-два порядка выше, чем сопротивление резистора 60. Поэтому разряд конденсатора 63 происходит на порядок-два медленнее, чем его заряд. В результате форма кривой сигнала на конденсаторе 63 U36 имеет вид, изображенный на фиг.9.The pulse expander 36 (figure 2) increases the width of the signal pulses taken from the
Сигнал с выхода расширителя импульсов 36 (фиг.2) поступает на вход элемента времени 37, предназначенного для задержки поступающего на него сигнала на заранее заданное время, (например, 2...3, 5 секунды) с мгновенным возвратом в исходное состояние при снятии входного сигнала. Элемент выдержки времени 37 может быть выполнен по любой стандартной схеме, описанной, например, в [11, 12, 13, 14, 15]. Как уже отмечалось выше, введение выдержки времени защиты порядка 2...3,5 секунд позволяет отстроиться от переходного процесса перезарядки емкостей, связанного с коммутациями и замыканиями в сети. Кроме того, отстройка защиты от замыканий на землю по времени от основных защит линий позволяет снизить ее ток срабатывания, поскольку в этом случае не требуется отстраивать защиту от замыканий на землю от больших по величине токов небаланса, которые могут возникнуть, например, при междуфазных коротких замыканиях. The signal from the output of the pulse expander 36 (figure 2) is fed to the input of a
Сигнал с выхода элемента выдержки времени 37 поступает на вход исполнительного органа 38, предназначенного для формирования выходного сигнала на отключение линии. Исполнительный орган 38 взят без изменения из прототипа и содержит, как и в прототипе, последовательно включенные усилитель мощности, описанный, например, в [16] , и выходное промежуточное реле из числа описанных, например, в [15, 17]. Выход исполнительного органа 38 служит выходом выходного сигнала устройства, отмечающего присоединение с замыканием на землю. Этот сигнал может быть заведен, например, на отключение "поврежденной" линии. The signal from the output of the
В соответствии с описанным выше на отключение линии в рассматриваемом случае срабатывает только устройство 22, поскольку только в этом устройстве ток нулевой последовательности попадает в зону срабатывания защиты (смотри фиг.8). Устройства 23, 24 (фиг. 1) не сработают, поскольку в них ток нулевой последовательности попадает в зону несрабатывания защиты (фиг.8). In accordance with the above, only the
При желании вместо отключения можно завести выходной сигнал предлагаемого устройства защиты на сигнализацию, информирующую дежурный персонал о том, что на соответствующей линии произошло замыкание на землю. If you wish, instead of turning off, you can start the output signal of the proposed protection device for an alarm informing the duty personnel that an earth fault has occurred on the corresponding line.
Для проверки исправности предлагаемого устройства следует вывести его из работы и нажать кнопку 64 (фиг.7) в блоке 39 проверки исправности. При этом через диоды 65, 68 и резисторы 66, 69 проверочные сигналы поступят на входы компараторов 29, 32 (фиг.2), которые при этом срабатывают. Если последующие блоки устройства защиты исправны, то вся защита срабатывает, что можно зафиксировать по срабатыванию промежуточного реле, входящего в состав исполнительного органа 38. To verify the health of the proposed device should bring it out of operation and press the button 64 (Fig.7) in
Если в процессе работы произойдет повреждение заземляющего резистора 20, сопровождающееся большими токами (например, междуфазное короткое замыкание на трехфазной группе заземляющих резисторов 20), то токи во вторичных цепях измерительных трансформаторов тока 25 возрастут и сработает на отключение выключателя 19 защита резистора 26, в качестве которой может быть принята стандартная защита от междуфазных коротких замыканий, описанная, например, в [2, 15] (например, мгновенная токовая отсечка). If during operation the grounding
Из описанного выше следует, что предлагаемое устройство для выявления присоединения с замыканием на землю в отличие от прототипа не требует для своей реализации наличия выведенной нейтрали достаточно мощного силового трансформатора, что позволяет использовать его, например, в сетях 6...10 киловольт, во многих из которых такая нейтраль отсутствует. From the above it follows that the proposed device for detecting a ground fault connection, in contrast to the prototype, does not require a sufficiently powerful power transformer for its implementation of the output neutral, which allows it to be used, for example, in 6 ... 10 kilovolt networks, in many of which there is no such neutral.
С одной стороны, применение предлагаемого устройства для выявления присоединения с замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью позволяет сэкономить значительные средства, которые потребовались бы для установки дополнительного силового трансформатора при реализации прототипа. On the one hand, the use of the proposed device for detecting an earth fault connection in an isolated neutral network allows you to save significant funds that would be required to install an additional power transformer when implementing the prototype.
С другой стороны, сохраняются все основные достоинства прототипа. Подключение к шинам подстанции на время выявления поврежденной линии высокоомных заземляющих резисторов, сопротивление которых примерно равно емкостному сопротивлению изоляции сети, в соответствии с [1, 6] позволяет исключить перемежающиеся дуги в месте замыкания и облегчить тем самым условия работы защиты. Использование выдержки времени, превышающей выдержку времени основных защит линий, позволяет не отстраивать ток срабатывания предлагаемой защиты от значительных токов небаланса, возникающих, например, при междуфазных коротких замыканиях. On the other hand, all the main advantages of the prototype are preserved. The connection to the substation tires for the period of identifying the damaged line of high-resistance grounding resistors, the resistance of which is approximately equal to the capacitive insulation resistance of the network, in accordance with [1, 6], eliminates intermittent arcs at the fault location and thereby facilitate the working conditions of the protection. The use of a time delay exceeding the time delay of the main line protections allows not to tune the response current of the proposed protection against significant unbalance currents that occur, for example, during interphase short circuits.
Все это при использовании предлагаемого устройства в сетях 6...10 киловольт позволит повысить эффективность работы релейной защиты и энергосистемы в целом. All this when using the proposed device in networks of 6 ... 10 kilovolts will improve the efficiency of relay protection and the power system as a whole.
Источники информации
1. Бухтояров В.Ф., Маврицын А.М. Защита от замыканий на землю электроустановок карьеров. - М.: Недра, 1986. - 184 с.Sources of information
1. Bukhtoyarov V.F., Mavritsyn A.M. Protection against earth faults in electrical installations in quarries. - M .: Nedra, 1986. - 184 p.
2. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 520 с. 2. Fedoseev A.M. Relay protection of electric power systems. Relay protection of networks. - M .: Energoatomizdat, 1984. - 520 p.
3. Вайнштейн Р.А., Фальк Ю.П. Принципы выполнения селективной защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока /Томск. политехн. Институт. Томск, 1985. - 30 с.- Деп. в ИНФОРМЭНЕРГО 08.07.85, N 1891 эн - Д85. 3. Weinstein R.A., Falk Yu.P. The principles of selective protection against earth faults in networks with compensation of capacitive current / Tomsk. Polytechnic Institute. Tomsk, 1985 .-- 30 p. - Dep. in INFORMENERGO 08.07.85, N 1891 en - D85.
4. Фальк Ю. П. Усовершенствование защиты от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ на основе исследования вероятностных характеристик электрических величин при перемежающихся дуговых замыканиях. Дисс. На соискание ученой степени к.т.н. Томск, Томский политехнический институт, 1987, 208 с. 4. Falk Yu. P. Improvement of protection against earth faults in 6-10 kV networks based on the study of the probabilistic characteristics of electrical quantities during intermittent arc faults. Diss. For the degree of Ph.D. Tomsk, Tomsk Polytechnic Institute, 1987, 208 pp.
5. Сирота И. М., Кисленко С.Н., Михайлов А.М. Режимы нейтрали электрических сетей. Киев, Наукова Думка, 1985, 263 с. 5. Orphan I. M., Kislenko S. N., Mikhailov A. M. Neutral modes of electric networks. Kiev, Naukova Dumka, 1985, 263 p.
6. Целебровский Ю. В. Режим нейтрали в сетях 6...35 кВ //ОЭС Сибири: современное состояние и перспективы развития: Материалы научно-технической конференции, посвященной 40-летию единой энергетической системы России. В двух частях. Часть 2. - Новосибирск. - 1996. - С.87-96. 6. Celebrovsky Yu. V. Neutral mode in networks 6 ... 35 kV // OES of Siberia: current status and development prospects: Materials of a scientific and technical conference dedicated to the 40th anniversary of the unified energy system of Russia. In two parts. Part 2. - Novosibirsk. - 1996. - P.87-96.
7. Айдаров Ф. А. , Савицкий В.Н. Результаты исследований эффективности направленной защиты от однофазных замыканий на землю типа ЗЗП-1. /Электротехническая промышленность. Серия Аппараты низкого напряжения. 1983, вып.6 (109), с.4-5. 7. Aidarov F. A., Savitsky V.N. The results of studies of the effectiveness of directional protection against single-phase earth faults of the type ZZP-1. / Electrical industry. Series Low voltage apparatuses. 1983, vol. 6 (109), pp. 4-5.
8. Дударев Л. Е. Сопоставление основных принципов построения измерительных органов защит от замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. /Электрические станции, 1980, N7. С.50-53. 8. Dudarev L. E. Comparison of the basic principles of the construction of measuring organs of protection against earth faults in networks of 6-35 kV. / Electrical Stations, 1980, N7. S.50-53.
9. AC (СССР) N 1267225. Устройство для централизованной направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью //С.О.Алексинский. БИ N 40, 1986. 9. AC (USSR) N 1267225. Device for centralized directional protection against earth faults in a network with isolated or compensated neutral // С.О. Aleksinsky.
10. Патент 2071624 (Российская Федерация). Устройство для централизованной направленной защиты от замыканий на землю // Шалин А.И. - Опубл. в Б. И. 1997. N1. 10. Patent 2071624 (Russian Federation). A device for centralized directional protection against earth faults // Shalin A.I. - Publ. in B.I. 1997. N1.
11. В.Л.Шило. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. Москва, "Советское радио", 1979, 363 стр. 11. V.L. Shiloh. Linear integrated circuits in electronic equipment. Moscow, "Soviet Radio", 1979, 363 pp.
12. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Москва, Мир, 1983, 512 стр. 12. W. Titze, C. Schenk. Semiconductor circuitry. Moscow, Mir, 1983, 512 pp.
13. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники. Том 1. Москва, Мир, 1983. 598 стр. 13. P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry.
14. М. Мэндл. 200 избранных схем электроники. Москва, Мир, 1985, 350 стр. 14. M. Mandle. 200 selected electronics circuits. Moscow, Mir, 1985, 350 pp.
15. Н.В. Чернобровов. Релейная защита. Москва, Энергия, 1974, 680 стр. 15. N.V. Chernobrov. Relay protection. Moscow, Energy, 1974, 680 pp.
16. В. Л. Фабрикант, В.П. Глухов, Л.Б. Паперно, В.Я. Путиньш. Элементы автоматических устройств. Москва, Высшая школа, 1981, 400 стр. 16. V.L. Fabrikant, V.P. Glukhov, L.B. Paperno, V.Ya. Putins. Elements of automatic devices. Moscow, Higher School, 1981, 400 pp.
17. B. C. Алексеев, Г.П. Варганов, В.И. Панфилов, Р.З. Розенблюм. Реле защиты. Москва, Энергия, 1976, 464 стр. 17. B. C. Alekseev, G.P. Varganov, V.I. Panfilov, R.Z. Rosenblum. Protection relay. Moscow, Energy, 1976, 464 pp.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109431/09A RU2157038C1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Ground fault detector for insulated-neutral supply mains |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109431/09A RU2157038C1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Ground fault detector for insulated-neutral supply mains |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2157038C1 true RU2157038C1 (en) | 2000-09-27 |
Family
ID=20219448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99109431/09A RU2157038C1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Ground fault detector for insulated-neutral supply mains |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2157038C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008133543A1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-06 | 'tavrida Electric Industrial Group' | Zero sequence current generator |
| RU2559817C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for protection of integrated switchgear cubicle from arching faults |
| RU2629373C1 (en) * | 2016-08-17 | 2017-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Device for protecting against single-phase earth faults in networks with isolated neutral |
| RU2682240C2 (en) * | 2014-02-20 | 2019-03-18 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Detecting fault, in particular transient fault in electrical network |
| RU2688210C1 (en) * | 2018-07-16 | 2019-05-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Device for protection against single-phase earth faults in networks with insulated neutral and with compensation of capacitance currents |
| CN113156251A (en) * | 2021-04-26 | 2021-07-23 | 珠海菲森电力科技有限公司 | Ground fault simulation experiment table for non-effective grounding system |
| CN113346465A (en) * | 2021-06-22 | 2021-09-03 | 国网重庆市电力公司 | Inverter type power station pilot protection device and method based on zero-sequence current resistance-capacitance component |
-
1999
- 1999-04-27 RU RU99109431/09A patent/RU2157038C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БУХТОЯРОВ В.Ф. и др. Защита от замыкания на землю электроустановок карьеров. - М.: Недра, 1986, с.56, 59. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008133543A1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-06 | 'tavrida Electric Industrial Group' | Zero sequence current generator |
| EA016235B1 (en) * | 2007-04-28 | 2012-03-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Промышленная Группа Тэл Таврида Электрик" | Zero sequence current generator |
| RU2682240C2 (en) * | 2014-02-20 | 2019-03-18 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Detecting fault, in particular transient fault in electrical network |
| RU2559817C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for protection of integrated switchgear cubicle from arching faults |
| RU2629373C1 (en) * | 2016-08-17 | 2017-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Device for protecting against single-phase earth faults in networks with isolated neutral |
| RU2688210C1 (en) * | 2018-07-16 | 2019-05-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Device for protection against single-phase earth faults in networks with insulated neutral and with compensation of capacitance currents |
| CN113156251A (en) * | 2021-04-26 | 2021-07-23 | 珠海菲森电力科技有限公司 | Ground fault simulation experiment table for non-effective grounding system |
| CN113156251B (en) * | 2021-04-26 | 2024-03-29 | 珠海菲森电力科技有限公司 | Ground fault simulation experiment table for non-effective grounding system |
| CN113346465A (en) * | 2021-06-22 | 2021-09-03 | 国网重庆市电力公司 | Inverter type power station pilot protection device and method based on zero-sequence current resistance-capacitance component |
| CN113346465B (en) * | 2021-06-22 | 2022-05-31 | 国网重庆市电力公司 | Inverter type power station pilot protection device and method based on zero-sequence current resistance-capacitance component |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Behrendt et al. | Considerations for using high-impedance or low-impedance relays for bus differential protection | |
| JPH07143669A (en) | Circuit breaker at time of ground bad | |
| US3895263A (en) | Grounded neutral detector drive circuit for two pole ground fault interrupter | |
| US20150124358A1 (en) | Feeder power source providing open feeder detection for a network protector by shifted neutral | |
| Bower et al. | Investigation of ground-fault protection devices for photovoltaic power system applications | |
| RU2157038C1 (en) | Ground fault detector for insulated-neutral supply mains | |
| CA2038213C (en) | Transformer differential relay | |
| CA2268575C (en) | Circuit breaker | |
| US4015169A (en) | Two pole ground fault circuit interrupter with improved rectified supply and transient suppression for a trip circuit | |
| Saleh et al. | Ground fault protection in frequency-selective grounded systems fed by a single transformer | |
| RU2297703C1 (en) | DEVICE FOR PROTECTION AGAINST EARTH FAULTS IN 3 TO 10 - kV NETWORKS | |
| RU2071624C1 (en) | Gear for centralized directional protection against fault to ground | |
| JPH11355955A (en) | Earth fault detector for multi-branched line | |
| Albrechtowicz et al. | The analysis of the effectiveness of standard protection devices in supply systems fed from synchronous generator sets | |
| Patterson et al. | A practical improvement to stator ground fault protection using negative sequence current | |
| CA3198348C (en) | Multiphase ground fault circuit interrupter | |
| US3308346A (en) | Ground cable continuity check circuit | |
| RU2317623C1 (en) | Device for selective protection from one-phased and multi-phased ground short circuits of electric cable network with isolated neutral | |
| SU982136A1 (en) | Method of redundancy protection of transformer | |
| WO2024035250A1 (en) | Neutral tear protection device in low-voltage electrical installations | |
| JP3408992B2 (en) | Low-voltage side ground fault relay | |
| RU6474U1 (en) | ELECTRICAL SUBSTATION | |
| SU1201945A1 (en) | Device for automatic shutting of faulted phase in isolated neutral system | |
| Grima et al. | A new generation of materials for medium voltage, compensated neutral networks | |
| Chhetija et al. | Negative Sequence Power based Fault Detection Scheme for Power Islands during Unbalanced Faults |