RU2614528C1

RU2614528C1 - Device for protecting power transmission of two parallel-connected cables in electrical network with insulated neutral of single-phase ground fault

Info

Publication number: RU2614528C1
Application number: RU2016112256A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Новожилов; Тимофей Александрович Новожилов; Владимир Николаевич Горюнов; Жанат Бейсембаевич Исабеков
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-03-28

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: protection device comprises current transformers of zero sequence on each cable and power relay. Herewith, windings of the zero sequence current transformers of different cables are connected oppositely, provided that at the parallel connection of these windings the current relay winding is connected parallel to the windings of any current transformer, and at the series connection it is connected in series with the windings of the both transformers.

EFFECT: providing the protection selectivity.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты линий электропередач из пучка кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю.The invention relates to electrical engineering and the electric power industry and is intended to protect power lines from a cable bundle in an electrical network with isolated neutral from a single-phase earth fault.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю, содержащее трансформаторы тока нулевой последовательности на каждом кабеле и реле тока (Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976. - 559 с. Данные по прототипу приведены на странице 365).Closest to the proposed technical solution is a device for protecting a power line from two parallel-connected cables in an electrical network with isolated neutral from a single-phase earth fault, containing zero-sequence current transformers on each cable and a current relay (Fedoseyev AM Relay protection of electrical systems. - M. : Energy, 1976. - 559 S. Data on the prototype are given on page 365).

Однако, в связи с тем, что вторичные обмотки трансформаторов нулевой последовательности этих кабелей соединены согласно последовательно или согласно параллельно, устройство защиты этой линии электропередачи работает не селективно при однофазном замыкании на землю в других линиях этой электрической сети.However, due to the fact that the secondary windings of the transformers of the zero sequence of these cables are connected in series or in parallel, the protection device of this power line does not work selectively with a single-phase earth fault in other lines of this electric network.

Технический результат - обеспечение селективности защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю в кабелях других линий электропередачи этой электрической сети.EFFECT: ensuring selectivity of protection of a power line from two parallel-connected cables in an electric network with isolated neutral during single-phase earth faults in cables of other power lines of this electric network.

Технический результат достигается тем, что обмотки трансформаторов тока нулевой последовательности разных кабелей соединяются встречно с учетом того, что при параллельном соединении этих обмоток обмотка реле тока подключается параллельно обмоткам любого трансформатора тока, а при последовательном соединении она соединяется последовательно с обмотками обоих трансформаторов тока.The technical result is achieved by the fact that the windings of the zero-sequence current transformers of different cables are connected counter-to each other, taking into account the fact that when these windings are connected in parallel, the current relay winding is connected parallel to the windings of any current transformer, and when connected in series, it is connected in series with the windings of both current transformers.

Работа устройства защиты основана на том, что токи в двух соединенных параллельно кабелях одной линии электропередачи во всех режимах работы сети с изолированной нейтралью одинаковы, а их разность равна нулю. В то же время при однофазном замыкании в одном из кабелей этой линии электропередачи разность токов в кабелях не будет равна нулю.The operation of the protection device is based on the fact that the currents in two cables connected in parallel to the same power line are the same in all modes of operation of the network with an isolated neutral, and their difference is zero. At the same time, with a single-phase circuit in one of the cables of this power line, the current difference in the cables will not be zero.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения исполнением схемы соединений функциональных элементов.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed technical solution differs from the known technical solution in the execution of the circuit diagram of the functional elements.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что подобные функциональные элементы известны. Однако такое соединение этих функциональных элементов проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства в виде селективности при замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью.A comparison of the claimed technical solution with the known technical solution shows that such functional elements are known. However, such a combination of these functional elements exhibits new properties in the claimed technical solution in the form of selectivity for earth faults in a network with isolated neutral.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны схемы электрической сети с изолированной нейтралью из двух линий электропередачи. На них первая линия электропередачи состоит из двух соединенных параллельно одинаковых кабелей 1 и 2, а вторая имеет один кабель 3. На кабелях первой линии электропередачи размещены трансформаторы тока нулевой последовательности 4 и 5. На фиг. 1 вторичные обмотки этих трансформаторов тока соединены встречно последовательно. К ним также последовательно присоединена обмотка реле 6 тока. На фиг. 2 вторичные обмотки трансформаторов тока 4 и 5 соединены встречно параллельно, причем к ним параллельно присоединена обмотка реле 6 тока. Далее для пояснения принципа работы устройства защиты используется схема на фиг. 2.In FIG. 1 and FIG. 2 shows a diagram of an electrical network with an isolated neutral of two power lines. On them, the first power line consists of two identical cables 1 and 2 connected in parallel, and the second has one cable 3. Zero-sequence current transformers 4 and 5 are placed on the cables of the first power line. FIG. 1, the secondary windings of these current transformers are connected in series with each other. They are also connected in series with the coil of the current relay 6. In FIG. 2 the secondary windings of current transformers 4 and 5 are connected in parallel with each other, and the winding of the current relay 6 is connected to them in parallel. Further, to explain the principle of operation of the protection device, the circuit in FIG. 2.

Электрическая сеть питается от источника электроэнергии 7, напряжение от которого подается на общие шины 8 сети. Однофазное замыкание на землю в первой и второй линиях электропередачи происходит в точках 9 и 10. При этом по кабелям 1, 2 и 3 протекают токи нулевой последовательности 11, 12, 13 и 14. Отключение электрических линий от шин 8 осуществляется выключателями 15 и 16.The electric network is powered by a power source 7, the voltage from which is supplied to the common bus 8 of the network. A single-phase earth fault in the first and second power lines occurs at points 9 and 10. In this case, zero sequence currents 11, 12, 13 and 14 flow through cables 1, 2 and 3. Disconnecting the electric lines from buses 8 is carried out by switches 15 and 16.

Если в электрической сети с изолированной нейралью однофазное замыкание на землю отсутствует, то токи 11, 12, 13 и 14 нулевой последовательности в кабелях 1, 2 и 3 будут равны нулю. При этом токи во вторичных обмотках трансформаторов 4,5 и в обмотке реле 6 будут также равны нулю. Реле 6 находится в исходном положении и устройство защиты не отключает с помощью выключателя 15 линию от общих шин 8.If there is no single-phase earth fault in an electrical network with an isolated neural, then the zero sequence currents 11, 12, 13, and 14 in cables 1, 2, and 3 will be zero. In this case, the currents in the secondary windings of transformers 4,5 and in the relay winding 6 will also be equal to zero. The relay 6 is in the initial position and the protection device does not disconnect the line from the common buses 8 using the switch 15.

При возникновении однофазного замыкания на землю в защищаемой электрической линии, например в точке 9 кабеля 1, напряжение поврежденной фазы кабеля этой линии относительно земли становится равным нулю, а напряжение неповрежденных фаз увеличивается 1,73 раза. В результате через электрические емкости всех кабелей электрической сети от шин 8 к точке 9 замыкания потекут токи нулевой последовательности. Так как это расстояние для тока 11 меньше чем для тока 13, то через трансформатор тока 4 будет проходить ток нулевой последовательности больший, чем через трансформатор тока 5. В результате во вторичных обмотках этих трансформаторов появится разность токов, что вызовет появление тока в обмотке реле 6 тока. Реле 6 сработает и вызовет отключение поврежденной линии от общих шин 8 с помощью выключателя 15.When a single-phase earth fault occurs in the protected electric line, for example, at point 9 of cable 1, the voltage of the damaged phase of the cable of this line relative to earth becomes zero, and the voltage of the undamaged phases increases 1.73 times. As a result, through the electric capacitances of all the cables of the electric network, from the buses 8 to the point 9 of the circuit, currents of zero sequence will flow. Since this distance for current 11 is less than for current 13, then a zero sequence current will pass through current transformer 4 than through current transformer 5. As a result, a current difference will appear in the secondary windings of these transformers, which will cause a current to appear in the relay coil 6 current. Relay 6 will operate and cause disconnection of the damaged line from the common buses 8 using the switch 15.

При возникновении однофазного замыкания на землю во второй электрической линии, например в точке 10 кабеля 3 через электрические емкости всех кабелей электрической сети к точке 10 потекут токи нулевой последовательности. При этом эти токи в трансформаторах тока 4 и 5 и их вторичных обмотках будут равны по величине, а ток в реле тока 6 - равен нулю. Реле тока 6 не срабатывает и не вызывает отключение первой линии из двух кабелей от общих шин 8.In the event of a single-phase earth fault in the second electric line, for example, at point 10 of cable 3, zero sequence currents flow to the point 10 through the capacitance of all cables of the electric network. Moreover, these currents in current transformers 4 and 5 and their secondary windings will be equal in magnitude, and the current in current relay 6 will be equal to zero. The current relay 6 does not work and does not disconnect the first line of two cables from the common buses 8.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты заключается в обеспечении селективного отключения поврежденной линии, а следовательно, в повышении надежности электроснабжения кабельных сетей с изолированной нейтралью.The technical and economic efficiency of the proposed protection device is to provide selective shutdown of the damaged line, and therefore, to increase the reliability of power supply of cable networks with insulated neutral.

Claims

A device for protecting a power line from two parallel-connected cables in an electrical network with an isolated neutral from a single-phase earth fault, containing zero-sequence current transformers on each cable and a current relay, characterized in that the windings of the zero-sequence current transformers of different cables are connected in an opposite manner that when these windings are connected in parallel, the current relay winding is connected parallel to the windings of any current transformer, and when connected in series ii it is connected in series with the windings of both transformers.