SU1003224A1 - Устройство дл защиты от замыкани на землю фазы воздушной сети с изолированной нейтралью напр жением свыше 1000в - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройству, защищающему людей от поражения электрическим током в сети напряжением свыше 1000 В с изолированной нейтралью и определяющему расстояние до места повреждения от шин подстанции.

Замыкания фазы сети на землю по причине ухудшения изоляции или из-за механических повреждений необходимо ликвидировать в кратчайший срок, поскольку, во-первых, они увеличивают опасность поражения людей электрическим током, во-вторых, способствуют перерастанию в межфазные короткие замыкания, а при длительном протекании тока замыкания на землю возрастает вероятность порчи электрооборудования сетей.

Известно устройство для защиты от замыкания фазы сети на землю, благодаря которому производят обнаружение и замыкание поврежденной фазы сети и которое содержит замыкающие контакты, включенные между землей и фазами сети, безынерционный-блок сравнения, источник опорного напряжения на базе· трансформатора с трехфазным двухполупериодным выпрямителем [1J.

Однако указанное устройство обеспечивает лишь безопасность в электрических сетях, не решая вопроса об измерении расстояния до места замыкания на землю.

»0 Известно также устройство дистанционного определения места замыкания на землю, содержащее генератор, преоб разователь частоты и напряжения, орган измерения, пороговый элемент и элемент присоединения, подключенный к сети. Данное устройство, используя способ наложения токов, позволяет определить расстояние до места замыкало ния без отключения потребителей in

Недостатками данного устройства являются значительное влияние частот помех на точность измерения и отсутст заземления под15 отыскания поврежнескольких часов вие электробезопасных мер при его реализации .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство защиты от замыкания фазы сети на землю путем автоматического шунтирования однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, выявляющее наличие замыкания в сети и поврежденную фазу по факту повышения напряжения на фазе,ю опережающей поврежденную в схеме прямой последовательности и производящее автоматическое включение соответствующей фазы выключателя с пофазным-управлением на контур станции [3 1

При этом процесс дения удлиняется от до суток, так как дальнейшее определение места замыкания в режиме шунтирования осуществляется оперативным персоналом при помощи переносных приборов типа Поиск, Волна или Зонд, для обеспечения работы которых в контур искусственного, замыкания на землю 25 включают генератор тональной частоты. Цель изобретения г расширение функциональных возможностей устройства путем измерения расстояния до места замыкания фазы воздушной сети с изолированной нейтралью.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от замыкания на землю фазы воздушной сети с изолированной нейтралью напряжением свыше 1000 В, содержащее подключенный ’ к измерительному трансформатору напряжения через фильтры нулевой и прямой последовательстей орган выявления поврежденной фазы, соединенный через Ьлок пофазного включения поврежденной фазы с приводами трех коммутационных элементов, включенных между фазами сети и землей, дополнительно введены токоограничивающий элемент, четвертый . коммутационный элемент, орган измерения реактивной составляющей сопротивления, элемент блокировки на время проведения замера, блок пофазного включения неповрежденных фаз, причем последний соединен с каждым из трех приводов упомянутых коммутационных элементов, а также с приводом четвертого коммутационного элемента, шунтирующего токоограничивающий элемент и включенного между общей точкой трех коммутационных элементов и землей, при этом между токоограничивающим элементом и землей включены два вхо20 изображена блок-схема устройства.

содержит орган выявле4 да органа измерения реактивной составляющей сопротивления, третий вход которого присоединен к измерительному трансформатору напряжения, причем выход органа измерения реактивной составляющей сопротивления соединен с первым входом элемента блокировки на время проведения замера, второй вход которого присоединен ко второму выходу органа выявления поврежденной фазы, при этом элемент блокировки на время проведения замера соединён ~своMMifi выходами с блоком пофазного включения неповрежденной фазы, со вторым входом блока пофазного включения поврежденной фазы и с релейными защитами присоединений.

Кроме того, токоограничивающйй элемент может быть выполнен в виде резистора, колебательного контура или конденсатора.

На чертеже предлагаемого

Устройство ния поврежденной фазы 1 (ОВПФ), присоединенный входными клеммами через фильтры 2 и 3 к измерительному трансформатору 4 напряжения, а выходными к блоку пофазного включения поврежденной фазы 5 (БПВПф) и к элементу блокировки на время проведения замера 6 (ЗБ). ЭБ 6, получая сигнал от органа измерения реактивной-составляющей сопротивления 7 (0И), воздействует на цепи релейных защит присоединений, на БПВПФ 5 и на блок пофазного включения неповрежденной фазы 8 (БПВНФ), который, в свою очередь, управляет работой коммутационных элементов 9-12. Кроме этого, на элементы 9“11воздействует еще и БПВПФ 5· Коммутационные элементы 9“11 пофазно соединяют фазы сети через токоограничивающий элемент 13 с контуром заземления подстанции.

При замыкании в сети фазы на землю, данное замыкание автоматически переводится в искусственно создаваемый режим двойного замыкания на время, достаточное для определения расстояния до точки повреждения, после чего искусственное двойное замыкание вновь автоматически переводится в замыкание на землю с последующим шунтированием места повреждения.

Устройство работает следующим образам.

При отсутствии повреждения коммутационные элементы 9“12 находятся в отключенном положении. При замыкании, .55

1003224 4 например фазы 14 на землю, на,измерительном трансформаторе происходит изменение фазных напряжений.’При этом 6 фильтре 3 сработает реле 15, скоммутировав свой контакты 16 и 17» а в 5 фильтре 2 срабатывают реле 18. и 19 максимального напряжения, которые коммутируют соответственно свои контакты 20-23 в ОВПФ 1. Этим достигается выбор поврежденной фазы, что проявляет-1° ся в срабатывании реле 24, принадлежащем ОВПФ 1. Срабатывание реле 24 вызывает замыкание контактов 25 и 26 в БПВПФ 5 и БПВНФ 8 соответственно. Одновременно с реле 24 срабатывает и <⁵ реле 27 в ЭБ 6, коммутируя свои контакты 28 и 29 в ЭБ 6 и контакт 30 в БПВНФ 8. В результате этого в БПВНФ 8 получит питание катушка 31 электромагнита, принадлежащая приводу комму-20 тационного элемента (вторая катушка 32, находящаяся в БПВПФ 5, этого же коммутационного элемента, обесточена при этом), вызвав срабатывание последнего. Таким образом, замыкание на зем- 25 лю фазы 14 искусственно переводится в двойное замыкание фаз 14 и 33· Через токоограничивающий элемент 13 начнет протекать ток. δ это время начинает свою работу ОИ 7, в котором опре- зо деляется реактанс поврежденного участка воздушной линии. Происходит это следующим образом.

Поступающие величины тока и напряжения от измерителей 34 и 4 соответственно преобразовываются и выпрямляются посредством элементов 35'42 в удобную для работы аналогового делителя 43 форму. С аналогового делителя 43 информация о величине реактанса₄₀ поступает на указатель 44. Одновременно с этим в ОИ 7 посредством контакта 45 токового реле 46 включается реле 47 времени, которое коммутирует свои контакты 48-51, находящиеся в ₄₅ различных цепях устройства. Так в ЭБ 6 контакт 49 обесточивает реле 27, при этом с выдержкой времени контакт 51 включит реле 52, которому принадлежат контакты 53~5б. Срабатывание реле 52 и отпадание реле 27 приводят к тому, что коммутационный элемент 11 возвращается в исходное положение, при этом коммутационный элемент 9, включающий электромагнит 57 которого получает питание, включается и шунти-⁵⁵ рует токоограничивающий элемент 13После отключения элемента 11 электромагнитом 58 контакты положения комму тационных элементов 59-61 также возвращаются в исходное состояние.' В результате этого в БПВПФ 5 получает питание электромагнит 62, который включит коммутационный элемент 9 (второй электромагнит 63 этого же элемента обесточен). Электромагниты 64 и 65, принадлежащие коммутационному элементу 10, и электромагниты 31 и 32 коммутационного элемента 11 при этом оказываются заблокированными. Таким образом, место замыкания на землю фазы 14 оказывается зашунтированным. После устранения повреждения устройство автоматически возвращается в исходное положение. Аналогично работает устройство при.,замыкании на землю на любой другой фазе, воздействуя через соответствующие элементы: 66-74.

ОВПФ 1 представляет собой группу промежуточных реле напряжений, срабатывающих в последовательности, зависящих от работы фильтров напряжения 2 и 3.

Исполнение БПВНФ 8 аналогично БПВПФ 5 и отличается от последнего порядком чередования переключений электромагнитов коммутационных элементов . _п

ЭБ 6 выполнен в виде релейно-контактного блока, алгоритм функционирования которого состоит в запрете действия релейных защит присоединений и БПВПФ 5 при разрешении работы БПВНФ8 во время появления замыкания на землю в сети. После вычисления реактанса поврежденного участка сети ЭБ 6 осуществляет функцию запрета работы ^! БПВНФ и снимает запрет действия релейных защит присоединений и БПВПФ.

ОИ 7 может быть выполнен по принципу известных устройств, например омметра реактивного сопротивления.

Использование предлагаемого устройства сокращает величину ущерба от недоотпуска электроэнергии за счет измерения расстояния до места замыка* ния фазы сети на землю и скорейшего устранения данного повреждения.

Claims (3)

1. вие электробезопасных мер при его реализации . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство защиты от замыкани  фазы сети на землю путем автоматического шунтировани  однофазных замыканий на землю в сет х с изолированной нейтралью, вы вл ющее наличие замыкани  в сети и поврежденную фазу по факту повышени  напр жени  на фазе опережающей поврежденную в схеме пр мой последовательности и последовательности и производ щее автоматическое включение соответствующей фазы выключател  с пофазным-управлением на контур заземлени  подстанции 13 5. При этом процесс отыскани  повреждени  удлин етс  от нескольких часов до суток, так как дальнейшее определение места замыкани  в режиме шунтировани  осуществл етс  оперативным персоналом при помощи переносных приборов типа Поиск, Волна или Зонд дл  обеспечени  работы которых в контур искусственного, замыкани  на землю включают генератор тональной частоты. Цель изобретени  - расширение функ циональных возможностей устройства пу тем измерени  рассто ни  до места замыкани  фазы воздушной сети с изолированной нейтралью. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  защиты от замыкани  на землю фазы воздушной сети с изолированной нейтралью напр жением свыше 1000 В, содержащее подключенный к измерительному трансформатору напр  жени  через фильтры нулевой и пр мой .последовательстей орган вы влени  поврежденной фазы, соединенный через Ьлок пофазного включени  поврежденной фазы с приводами трех коммутационных элементов, включенных между фазами сети и землей, дополнительно введены токоограничивающий элемент, четвертый коммутационный элемент, орган измерени  реактивной составл ющей сопротивлени , элемент блокировки на врем  проведени  замера, блок пофазного включени  неповрежденных фаз, причем последний соединен с каждым из трех приводов упом нутых коммутационных элементов, а также с приводом четвертого коммутационного элемента, шунтирующего токоограничивающий элемент и включенного между общей точкой трех коммутационных элементов и землей, при этом между токоограничивающим элементом и землей включены два входа органа измерени  реактивной составл ющей сопротивлени , третий вход которого присоединен к измерительному трансформатору напр жени , причем выход органа измерени  реактивной составл ющей сопротивлени  соединен с первым входом элемента блокировки на врем  проведени  замера, второй вход которого присоединен ко второму выходу органа вы влени  поврежденной фазы, при этом элемент блокировки на врем  проведени  замера соединен своим выходами с блоком пофазного включени  неповрежденной фазы, со вторым входом блока пофазного включени  поврежденной фазы и с релейными защитами присоединений. Кроме того, токоограничивающйй элемент может быть выполнен в в.иде резистора , колебательного контура или конденсатора . На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит орган вы влени  поврежденной фазы 1 (ОВПФ), присоединенный входными клеммами через фильтры 2 и 3 к измерительному трансформатору напр жени , а выходными к блоку пофазного включени  поврежденной фазы 5 (БПВПФ) и к элементу блокировки на врем  проведени  замера 6 (ЭБ). ЭБ 6, получа  сигнал от органа измерени  реактивной-составл ющей сопротивлени  7 (ОИ), воздействует на цепи релейных защит присоединений, на БПВПФ 5 и на блок пофазного включени  неповрежденной фазы 8 (БПВНФ), который , в свою очередь, управл ет работой коммутационных элементов . Кроме этого, на элементы воздействует еще и БПВПФ 5- Коммутационные элементы пофазно соедин ют фазы сети через токоограничивающий элемент 13 с контуром заземлени  подстанции. При замыкании в сети фазы на землю , данное замыкание автоматически переводитс  в искусственно создаваемый режим двойного замыкани  на врем , достаточное дл  определени  рассто ни  до точки повреждени , после чего искусственное двойное замыкание вновь автоматически переводитс  в замыкание на землю с последующим шунтированием места повреждени . Устройство работает следующим образом . При отсутствии повреждени  коммутационные элементы наход тс  в отключенном положении. При замыкании. например фазы 14 на землю, на,измерительном трансформаторе происходит изменение фазных напр жений. При этом е фильтре 3 сработает реле 15. скоммутировав свой контакты 16 и 17, а в фильтре 2 срабатывают реле 18. и 19 максимального напр жени , которые коммутируют соответственно свои контакты 20-23 в ОВПФ 1. Этим достигаетс  выбор поврежденной фазы, что про вл етс  в срабатывании реле , принадлежащем ОВПФ 1. Срабатывание реле 2k вызывает замыкание контактов 25 и 26 в БПВПФ 5 и БПВНФ 8 соответственно. Одновременно с реле 2 срабатывает и реле 27 в ЭБ 6, коммутиру  свои контакты 28 и 29 в ЭБ 6 и контакт 38 в БПВНФ 8. В результате этого в БПВНФ 8 получит питание катушка 31 электромагнита , принадлежаща  приводу коммутационного элемента (втора  катушка 32, наход ща с  в БПВПФ 5 этого же коммутационного элемента, обесточена при этом), вызвав срабатывание послед него.Таким образом, замыкание на землю фазы 1 искусственно переводитс  в двойное замыкание фаз 1 и 33. Через токоограничивающий элемент 13 нач нет протекать ток. В это врем  начина ет свою работу ОИ 7, в котором определ етс  реактанс поврежденного участ ка воздушной линии. Происходит это следующим образом. Поступающие величины тока и напр жени  от измерителей 3 и А соответственно преобразовываютс  и выпр мл ютс  посредством элементов а удобную дл  работы аналогового делител  3 форму. С аналогового делител  43 информаци  о величине реактанса поступает на указатель Ц. Одновремен но с этим в ОИ 7 посредством контакта kS токового реле 6 включаетс  реле 7 времени, которое коммутирует свои контакты 8-51, наход щиес  в различных цеп х устройства. Так в ЭБ 6 контакт А9 обесточивает реле 27, при этом с выдержкой времени контакт 51 включит реле 52, которому принадлежат контакты 53-56. Срабатывание реле 52 и отпадание реле 27 привод т к тому, что коммутационный элемент 11 возвращаетс  в исходное положение, при этом коммутационный элемент 9 включающий электромагнит 57 которого получает питание, включаетс  и шунтирует токоограничивающий элемент 13После отключени  элемента 11 электромагнитом 58 контакты положени  коммутационных элементов 59-б1 также возвращаютс  в исходное состо ние В результате этого в БПВПФ 5 получает питание электромагнит б2, который включит коммутационный элемент 9 (второй электромагнит 63 этого же элемента обесточен). Электромагниты 6 и 65, принадлежащие коммутационному элементу 10, и электромагниты 31 и 32 коммутационного элемента 11 при этом оказываютс  заблокированными. Таким образом, место замыкани  на землю фазы И оказываетс  зашунтированным. После устранени  повре ;:дени  устройство автоматически возвращаетс  в исходное положение. Аналогично работает устройство при.,замыкании на землю на любой другой фазе, воздейству  через соответствующие элементы: 66-7. ОВПФ 1 представл ет собой группу промежуточных реле напр жений, срабатывающих в последовательности, завис щих от работы фильтров напр жени  2 и 3. Исполнение БПВНФ 8 аналогично БПВПФ 5 и отличаетс  от последнего пор дком чередовани  перекгвочений электромагнитов коммутационных элементов . ЭБ 6 выполнен в виде релейно-контактного блока, алгоритм функционировани  которого состоит в запрете действи  релейных защит присоединений и БПВПФ 5 при разрешении работы БПВНФ8 во врем  по влени  замыкани  на землю в сети. После вычислени  реактанса поврежденного участка сети ЭБ 6 осуществл ет функцию запрета работы БПВНФ и снимает запрет действи  релейных защит присоединений и БПВПФ. ОИ 7 может быть выполнен по принципу известных устройств, например омметра реактивного сопротивлени . Использование предлагаемого устройства сокращает величину ущерба от недоотпуска электроэнергии за счет измерени  рассто ни  до места замыкани  фазы сети на землю и скорейшего устранени  данного повреждени . Формула изобретени  1, Устройство дл  защиты от замыкани  на землю фазы воздушной сети с изолированной нейтралью напр жением свыше 1000 В, содержащее подключенный к измерительному трансформатору напр жени  через фильтры нулевой

   и пр мой последовательностей, орган вы влени  поврежденной фазы, соединенный через блок пофазного включени  поврежденной фазы с приводами трех коммутационных элементов, включенных между фазами сети и землей, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем измерени  рассто ни  до места замыкани  фазы сети на землю, в него дополнительно введены токоограничивающий элемент, четвертый коммутационный элемент, орган измерени  реактивной составл ющей сопротивлени , элемент блокировки на врем  проведени  замера, блок пофазного включени  неповрежденной фазы, причем последний соединен с каждым из трех приводов упом нутых коммутационных элементов , а также с приводом четвертого коммутационного элемента, шунтирующего токоограничивающий элемент и ключенного между общей точкой трех коммутационных элементов и землей, при этом между токоограничивающим элементом и землей включены два входа органа измерени  реактивной составл ющей сопротивлени , третий вход которого присоединен к измерительному трансфор матору напр жени , причем выход opraна измерени  реактивной составл ющей сопротивлени  соединен с первым входом элемента блокировки на врем  прюзедени  замера, второй вход которого присоединен ко второму выходу органа вы влени  поврежденной фазы, при э1гом элемент блокировки на врем  проведени  замера соединен своими выходами с блоком пофазного включени  неповрежденной фазы, са вторым вхо/(йм блока пофазного включени  поврежденной фазы и с релейными защитами присоединений .
2. 2; Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е :   тем, что в качестве токоограничивающего элемента использован резистор.
3. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с   тем, что в качестве токоограничивающего элемента использован колебательный контур.

   k. Устройство ю п. 1, о т л и ч аю щ е е с   тем, что в качестве токоограничивающего элемента использован конденсатор.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Н 3/16, 1976.

   2.Авторское свидетельство СССР Н 828127, кл. G 01 R 31/08, 1978.

   3.Указани  по.разработке и внедрению автоматизации в распределительных сет х энергосистем Белглавэнерго. Минск, Белглааэнергоf 1980, с. 36.