RU2402130C1 - Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit - Google Patents

Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2402130C1
RU2402130C1 RU2009128788/09A RU2009128788A RU2402130C1 RU 2402130 C1 RU2402130 C1 RU 2402130C1 RU 2009128788/09 A RU2009128788/09 A RU 2009128788/09A RU 2009128788 A RU2009128788 A RU 2009128788A RU 2402130 C1 RU2402130 C1 RU 2402130C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
filter
network
current
series
Prior art date
Application number
RU2009128788/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Александрович Вайнштейн (RU)
Роберт Александрович Вайнштейн
Вера Васильевна Шестакова (RU)
Вера Васильевна Шестакова
Святослав Михайлович Юдин (RU)
Святослав Михайлович Юдин
Сергей Николаевич Пашковский (RU)
Сергей Николаевич Пашковский
Евгений Алексеевич Понамарев (RU)
Евгений Алексеевич Понамарев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет"
Priority to RU2009128788/09A priority Critical patent/RU2402130C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2402130C1 publication Critical patent/RU2402130C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: device includes control current source with frequency of 25 Hz, arc-suppression coil in-series connected to control current source and connected to neutral point of network and filters of zero-sequence currents installed in each network line. Responding elements are connected to filters of zero-sequence currents. At that, each responding element includes low-frequency filter, high-frequency filter, the inputs of which are connected to filter of zero-sequence currents, comparison element of amplitudes of harmonics, to the input of which low-frequency and high-frequency filter outputs are connected. ^ EFFECT: providing protection selectivity. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока.The invention relates to the field of relay protection and can be used to protect against earth faults in networks with capacitive current compensation.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока [Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М: Энергия. 1976, 360 с.], содержащее блок создания оперативного тока с частотой 100 Гц, включающий в себя расположенную на сердечнике дугогасящего реактора дополнительную обмотку, которая включается через контактор и выпрямитель на резистор.A device for protecting against earth faults in networks with capacitive current compensation [Fedoseev A.M. Relay protection of electrical systems. - M: Energy. 1976, 360 pp.], Comprising a unit for generating an operational current with a frequency of 100 Hz, including an additional winding located on the core of the arc suppression reactor, which is switched on through a contactor and a rectifier to a resistor.

Данное устройство реагирует на устойчивые замыкания, но может неправильно работать при перемежающихся дуговых замыканиях.This device responds to stable faults, but may not work properly with intermittent arc faults.

Также известно устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью [А.с. СССР №177958, МПК 2 Н02Н 3/16, БИ. №2, 1966], содержащее источник оперативного тока с частотой 25 Гц, представляющий собой катушку, индуктивность которой периодически изменяется, включенный последовательно с дугогасящим реактором, реагирующие органы, представляющие собой электромагнитные параметрические усилители, настроенные на частоту 25 Гц, подключенные к фильтрам токов нулевой последовательности, которые установлены на каждой линии сети.Also known is a device for protection against earth faults in networks with compensated neutral [A.S. USSR No. 177958, IPC 2 Н02Н 3/16, BI. No. 2, 1966], containing a source of operating current with a frequency of 25 Hz, which is a coil whose inductance periodically changes, connected in series with an arcing reactor, reacting organs, which are electromagnetic parametric amplifiers tuned to a frequency of 25 Hz, connected to zero current filters sequences that are installed on each line of the network.

Данное устройство реагирует на устойчивые замыкания, но также может неправильно работать при перемежающихся дуговых замыканиях.This device responds to stable faults, but may also not work correctly with intermittent arc faults.

Известно устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока [Патент РФ №2268524, МПК Н02Н 3/16, БИ №2, 2004], выбранное в качестве прототипа, содержащее источник оперативного тока с частотой 25 Гц, включенный последовательно с дугогасящим реактором. Дугогасящий реактор подключен к нейтральной точке сети. Источник оперативного тока с частотой 25 Гц представляет собой параметрический делитель частоты, содержащий выходную обмотку, расположенную на совмещенных стержнях двух магнитопроводов, включенную последовательно с дугогасящим реактором, первую обмотку возбуждения, расположенную на внешнем стержне первого магнитопровода, включенную последовательно со второй обмоткой возбуждения, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода, причем обмотки возбуждения подключены через диод к сети собственных нужд переменного тока, а обмотка колебательного контура, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов, замкнута на последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель. Фильтры токов нулевой последовательности установлены на каждой линии сети. Реагирующие органы представляют собой электромагнитные параметрические усилители, настроенные на частоту 25 Гц. Реагирующие органы подключены к фильтрам токов нулевой последовательности.A device for protection against earth faults in networks with capacitive current compensation [RF Patent No. 2268524, IPC Н02Н 3/16, BI No. 2, 2004], selected as a prototype, containing an operating current source with a frequency of 25 Hz, connected in series with an extinguishing reactor. The extinguishing reactor is connected to the neutral point of the network. An operating current source with a frequency of 25 Hz is a parametric frequency divider containing an output winding located on the combined rods of two magnetic circuits, connected in series with an arc suppression reactor, a first field winding located on an external rod of the first magnetic circuit, connected in series with a second field winding located on the outer core of the second magnetic circuit, and the field windings are connected through a diode to the AC auxiliary supply network, and TCA oscillating circuit located on the terminals of combined first and second magnetic circuits, shorted to series connected capacitor and choke line. Zero sequence current filters are installed on each line of the network. Responsive organs are electromagnetic parametric amplifiers tuned to a frequency of 25 Hz. Responsive bodies are connected to zero sequence current filters.

Данное устройство реагирует на устойчивые замыкания, но может неправильно работать при перемежающихся дуговых замыканиях из-за увеличения доли низкочастотных гармоник в спектре тока нулевой последовательности неповрежденных линий.This device reacts to stable faults, but may not work correctly with intermittent arc faults due to an increase in the proportion of low-frequency harmonics in the current spectrum of the zero sequence of undamaged lines.

Задачей изобретения является обеспечение селективности защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, как при устойчивых замыканиях, так и при перемежающихся дуговых замыканиях.The objective of the invention is to provide selectivity of protection against earth faults in networks with compensation of capacitive current, both with stable faults and with alternating arc faults.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, так же, как в прототипе, основано на принципе наложения на сеть оперативного тока с частотой 25 Гц и содержит источник оперативного тока с частотой 25 Гц, включенный последовательно с дугогасящим реактором, который подключен к нейтральной точке сети. Источник оперативного тока с частотой 25 Гц представляет собой параметрический делитель частоты, содержащий выходную обмотку, расположенную на совмещенных стержнях двух магнитопроводов, включенную последовательно с дугогасящим реактором, первую обмотку возбуждения, расположенную на внешнем стержне первого магнитопровода, включенную последовательно со второй обмоткой возбуждения, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода, обмотки возбуждения подключены через диод к сети собственных нужд переменного тока, а обмотка колебательного контура, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов, замкнута на последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель. Фильтры токов нулевой последовательности установлены на каждой линии сети. Реагирующие органы подключены к фильтрам токов нулевой последовательности.The solution to this problem is achieved by the fact that the device for protection against earth faults in networks with capacitive current compensation, as in the prototype, is based on the principle of applying an operational current with a frequency of 25 Hz to the network and contains a source of operating current with a frequency of 25 Hz, connected in series with an extinguishing reactor, which is connected to the neutral point of the network. The operating current source with a frequency of 25 Hz is a parametric frequency divider containing an output winding located on the combined rods of two magnetic circuits, connected in series with an arc suppression reactor, a first field winding located on an external rod of the first magnetic circuit, connected in series with a second field winding located on the external core of the second magnetic circuit, the field windings are connected through the diode to the AC auxiliary supply network, and the coil ebatelnogo circuit located on the terminals of combined first and second magnetic circuits, shorted to series connected capacitor and choke line. Zero sequence current filters are installed on each line of the network. Responsive bodies are connected to zero sequence current filters.

Согласно изобретению в реагирующий орган введены фильтр низкой частоты, фильтр высокой частоты, входы которых подключены к фильтру токов нулевой последовательности, орган сравнения амплитуд гармоник, к входу которого подключены выходы фильтра низкой частоты и фильтра высокой частоты.According to the invention, a low-pass filter, a high-pass filter, the inputs of which are connected to a zero sequence current filter, a harmonic amplitude comparison organ, to the input of which the outputs of a low-pass filter and a high-pass filter are inserted, are introduced into the reacting organ.

Именно заявленное выполнение устройства обеспечивает селективность защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, как при устойчивых замыканиях, так и при перемежающихся дуговых замыканиях, за счет того, что при обоих видах замыкания в частотном спектре тока нулевой последовательности поврежденной линии амплитуды гармоник с частотами ниже 50 Гц больше, чем амплитуды гармоник с частотами выше 50 Гц. Для неповрежденной линии, наоборот - амплитуды гармоник с частотами ниже 50 Гц меньше, чем амплитуды гармоник с частотами выше 50 Гц.It is the claimed embodiment of the device that provides selectivity of protection against earth faults in networks with capacitive current compensation, both in case of stable faults and intermittent arc faults, due to the fact that with both types of faults in the frequency spectrum of the zero-sequence current of the damaged harmonic amplitude line with frequencies below 50 Hz are greater than the amplitudes of harmonics with frequencies above 50 Hz. For an undamaged line, on the contrary, the amplitudes of harmonics with frequencies below 50 Hz are less than the amplitudes of harmonics with frequencies above 50 Hz.

На фиг.1 представлена принципиальная схема сети с элементами устройства для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, а на фиг.2 - схема реагирующего органа.Figure 1 presents a schematic diagram of a network with elements of a device for protection against earth faults in networks with capacitive current compensation, and figure 2 is a diagram of a reacting body.

Устройство содержит (фиг.1) источник оперативного тока с частотой 25 Гц 1, включенный последовательно с дугогасящим реактором 2, который подключен к нейтральной точке сети. Первый реагирующий орган 3, второй реагирующий орган 4, N-й реагирующий орган 5 подключены соответственно к первому фильтру тока нулевой последовательности 6, второму фильтру тока нулевой последовательности 7 и N-му фильтру тока нулевой последовательности 8, установленными на каждой линии сети с собственными емкостями 9, 10, 11.The device contains (Fig. 1) an operating current source with a frequency of 25 Hz 1, connected in series with an extinguishing reactor 2, which is connected to the neutral point of the network. The first reacting organ 3, the second reacting organ 4, the Nth reacting organ 5 are connected respectively to the first zero-sequence current filter 6, the second zero-sequence current filter 7 and the Nth zero-sequence current filter 8 installed on each line of the network with their own capacitors 9, 10, 11.

Первый реагирующий орган 3 (фиг.2) выполнен следующим образом. Фильтр низкой частоты 12 и фильтр высокой частоты 13 подключены к первому фильтру тока нулевой последовательности 6. К входу органа сравнения амплитуд гармоник 14 подключены выходы фильтра низкой частоты 12 и фильтра высокой частоты 13. Второй реагирующий орган 4, N-й реагирующий орган 5 выполнены аналогично.The first reacting organ 3 (figure 2) is made as follows. The low-pass filter 12 and the high-pass filter 13 are connected to the first filter of the zero-sequence current 6. The outputs of the low-pass filter 12 and the high-pass filter 13 are connected to the input of the harmonic amplitude comparison organ 14. The second reacting organ 4, the Nth reacting organ 5 is made similarly .

Источник оперативного постоянного тока с частотой 25 Гц 1 представляет собой параметрический делитель частоты [Патент РФ №2268524].An operational direct current source with a frequency of 25 Hz 1 is a parametric frequency divider [RF Patent No. 2268524].

В качестве фильтров токов нулевой последовательности 6, 7, 8 могут быть применены кабельные трансформаторы тока нулевой последовательности.As filters of currents of zero sequence 6, 7, 8, cable transformers of current of zero sequence can be applied.

Фильтр низкой частоты 12 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.The low-pass filter 12 can be performed on standard integrated circuits of the type K140UD7.

Фильтр высокой частоты 13 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.The high-pass filter 13 can be performed on typical integrated circuits of the type K140UD7.

Орган сравнения 14 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.The comparison body 14 can be performed on standard integrated circuits of the type K140UD7.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети за счет источника оперативного тока с частотой 25 Гц 1 по линиям сети протекают небольшие токи с частотой 25 Гц, определяемые собственными емкостями 9, 10, 11 линий. При замыкании на землю, например, на линии, где установлен первый фильтр тока нулевой последовательности 6, собственная емкость 9 линии шунтируется и эквивалентная проводимость этой линии становится значительно больше проводимости неповрежденных линий, ток в поврежденной линии возрастает.The device operates as follows. In the normal mode of operation of the network due to the source of operational current with a frequency of 25 Hz 1, small currents with a frequency of 25 Hz flow, determined by the own capacities of 9, 10, 11 lines, flow through the network lines. When an earth fault occurs, for example, on the line where the first zero-sequence current filter 6 is installed, the line's own capacitance 9 is shunted and the equivalent conductivity of this line becomes much larger than the conductivity of the undamaged lines, the current in the damaged line increases.

При устойчивом замыкании на землю в частотном спектре тока нулевой последовательности поврежденной линии присутствуют только гармоники с частотами 25 Гц и 50 Гц. Частотные характеристики фильтров таковы, что они пропускают составляющие с частотой ниже 50 Гц и выше 50 Гц, а составляющую с частотой 50 Гц подавляют. Поэтому в органе сравнения амплитуд гармоник 14 составляющие с частотой ниже 50 Гц больше, чем амплитуды гармоник с частотой выше 50 Гц. По этому условию орган сравнения амплитуд гармоник 14 вырабатывает сигнал о замыкании на землю.With a stable ground fault, only harmonics with frequencies of 25 Hz and 50 Hz are present in the frequency spectrum of the zero sequence current of the damaged line. The frequency characteristics of the filters are such that they pass components with a frequency below 50 Hz and above 50 Hz, and a component with a frequency of 50 Hz is suppressed. Therefore, in the body for comparing the amplitudes of harmonics 14, components with a frequency below 50 Hz are greater than the amplitudes of harmonics with a frequency above 50 Hz. According to this condition, the organ for comparing the amplitudes of harmonics 14 generates a signal about a ground fault.

При перемежающемся дуговом замыкании гармонические составляющие токов нулевой последовательности распределяются по линиям таким образом, что в поврежденной линии амплитуды гармоник с частотами ниже 50 Гц больше, чем амплитуды гармоник с частотами выше 50 Гц. Для неповрежденной линии, наоборот, - амплитуды гармоник с частотами ниже 50 Гц меньше, чем амплитуды гармоник с частотами выше 50 Гц. Поэтому на выходе органа сравнения амплитуд гармоник 14 реагирующего органа поврежденной линии вырабатывается сигнал о замыкании на землю.With an alternating arc fault, the harmonic components of the zero sequence currents are distributed along the lines so that in the damaged line the amplitudes of harmonics with frequencies below 50 Hz are greater than the amplitudes of harmonics with frequencies above 50 Hz. For an undamaged line, on the contrary, the amplitudes of harmonics with frequencies below 50 Hz are less than the amplitudes of harmonics with frequencies above 50 Hz. Therefore, at the output of the organ for comparing the amplitudes of the harmonics 14 of the reacting organ of the damaged line, a signal about ground fault is generated.

Таким образом, предлагаемая защита обладает селективностью, как при устойчивых замыканиях на землю, так и при перемежающихся дуговых замыканиях.Thus, the proposed protection has selectivity, both with stable earth faults, and with alternating arc faults.

Claims (1)

Устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, основанное на принципе наложения на сеть оперативного тока с частотой 25 Гц, содержащее источник оперативного тока с частотой 25 Гц, представляющий собой параметрический делитель частоты, содержащий выходную обмотку, расположенную на совмещенных стержнях двух магнитопроводов, включенную последовательно с дугогасящим реактором, первую обмотку возбуждения, расположенную на внешнем стержне первого магнитопровода, включенную последовательно со второй обмоткой возбуждения, расположенной на внешнем стержне второго магнитопровода, обмотки возбуждения подключены через диод к сети собственных нужд переменного тока, а обмотка колебательного контура, расположенная на совмещенных стержнях первого и второго магнитопроводов, замкнута на последовательно соединенные конденсатор и линейный дроссель, дугогасящий реактор, включенный последовательно с источником оперативного тока с частотой 25 Гц и подключенный к нейтральной точке сети, фильтры токов нулевой последовательности, установленные на каждой линии сети, и реагирующие органы, подключенные к фильтрам токов нулевой последовательности, отличающееся тем, что каждый реагирующий орган содержит фильтр низкой частоты, фильтр высокой частоты, входы которых подключены к фильтру токов нулевой последовательности, орган сравнения амплитуд гармоник, к входу которого подключены выходы фильтра низкой частоты и фильтра высокой частоты. A device for protection against earth faults in capacitive current compensation networks based on the principle of superimposing on-line operating current with a frequency of 25 Hz, containing an operating current source with a frequency of 25 Hz, which is a parametric frequency divider containing an output winding located on combined rods two magnetic cores, connected in series with the arcing reactor, the first field winding located on the outer core of the first magnetic circuit, connected in series with the second winding of the excitation coil located on the external terminal of the second magnetic circuit, the field windings are connected through the diode to the AC auxiliary supply network, and the oscillating circuit winding located on the combined rods of the first and second magnetic circuits is closed to a capacitor and a linear inductor, an arcing reactor connected in series with a source of operational current with a frequency of 25 Hz and connected to the neutral point of the network, zero sequence current filters installed on each line of the network, and reacting organs connected to the filters of currents of zero sequence, characterized in that each reacting body contains a filter of low frequency, a filter of high frequency, the inputs of which are connected to a filter of currents of zero sequence, a body for comparing harmonics of amplitudes, to the input of which outputs are connected low pass filter and high pass filter.
RU2009128788/09A 2009-07-27 2009-07-27 Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit RU2402130C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128788/09A RU2402130C1 (en) 2009-07-27 2009-07-27 Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128788/09A RU2402130C1 (en) 2009-07-27 2009-07-27 Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2402130C1 true RU2402130C1 (en) 2010-10-20

Family

ID=44024059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009128788/09A RU2402130C1 (en) 2009-07-27 2009-07-27 Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2402130C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535298C1 (en) * 2013-06-17 2014-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Damage detection method for line in resonant grounded three-phase network
RU2675623C1 (en) * 2017-11-30 2018-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Device of protection against single-phase grounding on earth in the compensated electric network

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535298C1 (en) * 2013-06-17 2014-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Damage detection method for line in resonant grounded three-phase network
RU2675623C1 (en) * 2017-11-30 2018-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Device of protection against single-phase grounding on earth in the compensated electric network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5022236B2 (en) Active electromagnetic compatibility filter for machine tools
US20140140112A1 (en) Power conversion apparatus with low common mode noise and application systems thereof
CN107810594B (en) Common mode filter device and electrical apparatus
KR20120021298A (en) Device for testing high-voltage equipment
CN101902044B (en) Harmonic filter
Baitha et al. A comparative analysis of passive filters for power quality improvement
CN110383657B (en) Active compensation circuit and system
US5656924A (en) System and method for providing harmonic currents to a harmonic generating load connected to a power system
US7535125B2 (en) Single-phase filter for reducing harmonics
RU2402130C1 (en) Device for protection against ground short circuit in networks with compensation of capacitance circuit
Trzynadlowski EMI Effects of power converters
Khan et al. Analysis of ferroresonance suppression and transient response performances for various ferroresonance suppression circuits in capacitive voltage transformers
KR102548055B1 (en) Dc filter device
Shaikh et al. Analysis and application of zigzag transformer in distribution system for mitigation of triplen harmonics
JP6239468B2 (en) Medical equipment
JP2008530836A (en) Active EMC filters for medical applications
KR101806293B1 (en) Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer
Nicolae et al. The designing, realization and testing of a network filter used to reduce electromagnetic disturbances and to improve the EMI for static switching equipment
JP2012034149A (en) Power source line filter
JP2009148045A (en) Leak current reducing device
RU2268524C1 (en) Device for preventing short circuit with ground in networks with compensation of capacitive current
RU2335082C1 (en) Electromagnetic harmonics compensator
CN112204494A (en) Magnetically controllable choke for reactive power compensation using capacitively connected additional winding
RU2543075C2 (en) Method to reduce impact of higher harmonics on electric equipment
Zhu EMC in power electronics and PCB design

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110728