SU1144162A1 - Способ защиты распределительной сети от тока утечки и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1, Способ защиты распределительной сети от тока утечки, при котором определ ют поврежденную фазу на шинах , минимизируют напр жение этой фазы относительно земли, а также контролируют токи утечки в присоединени х , сравнивают их значение с зталонной величиной, отключают поврежденное присоединение при превьшении измер емой величины над эталонной величиной, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  перерывов в электроснабжении путем обеспечени  работы защиты при повторных повреждени х,сигнализируют о по влении опнофазной утечки в том присоединении , в котором при осуществлении минимизации контролируемый ток стал меньше второй эталонной величины, и осуществл ют указанные операции по отключению при повторном контроле ,тока утечки в присоединени х. 2. Устройство дл  защиты распределительной сети от тока утечки, содержащее общрсетевой автоматический минимизатор напр жени  поврежденной фазы, подключенный к сети, и блоки контрол  тока утечки в присоединени х , отличающеес  тем, что каждый распределительный пункт сети снабжен блоком контрол  минимизации , выполненным в виде последовательно соединенных реле напр жени  и элемента задержки с блоком сигнализации , выполненным в виде последовасл тельно соединенных запоминающего элемента и индикатора, блоком управлени , вьтолненным в виде последовательно включенных одновибратора и первого элемента И, выход которого  вл етс  вторым выходом блока управлени , а входы одновибратора и второго элемента И объединены и  вл ют4 4 с  первым входом блока управлени , при этом выход второго элемента И  вл етс  первым выходом этого блока, О) а вторые входы первого и второго элеto ментов И объединены и  вл ютс  вторым входом указанного блока управлени , причем вторые входы блоков управлени  каждого присоединени  объединены и подключены через блок контрол  минимизации к введенному датчику на- пр жени  нулевой последовательности, а первые выходы каждого блока управлени  подключены к выключателю своего присоединени , при этом первые входы каждого блока управлени  подсоединены к блоку контрол  тока

Description

утечки своего присоединени , а вторые выходы каждого указанного блока

подключены к блоку сигнализации своего присоединени .

Изобретение относитс  к области защиты от поражени  электрическим током и может быть использовано в распределительных сет х трехфазного напр жени  крупных предпри тий.

Известен способ селективного отключени  участка с пониженным сопротивлением изол ции в разветвленных электрических сет х низкого напр жени  переменного тока с изолированной нейтралью, заключающийс  в последовательном наложении на сеть оперативного тока различных непромышленных частот , определении величины наложенного тока в каждом из ответвлений на собственной частоте, сравнении этой величины с уставкой и отключении от сети ответвлени  в случае превышени  уставки Ql 3.

Согласно способу осуществл етс  контроль суммарного активного сопротивлени  фаз участков сети относительно земли. Поэтом;,- отключение участков происходит независимо от характера повреждени  в них. При возникновении однофазной утечки величина оперативного тока непромышленной частоты в соответствующем ответвлении может превышать уставку. В результате происходит отключение ответвлени  с однофазной утечкой даже в том случае , когда полный ток утечки (включа  составл ющую промышленной частоты) не превьш1ает безопасной величины. В этой св зи возникают неоправданные простои электрооборудовани .

Устройство дл  осуществлени  этого способа содержит генератор регулируемой непромьшшенной частоты, подключенньш между сетью и землей через :трансформатор напр жени  и трансформатор тока, вторична  обмотка которого св зана с управл ющим входом генератора , через последовательно соединенные узкополосный фильтр, порогов.элемент и блок .управлени  частотой, и установленный в каждом ответвлении трансформатор тока, вторична  обмотка которого св зана с автоматическим выключателем соответствующего ответвлени  через узкополосный фильтр и пороговый.элемент, причем каждый 5 узкополосный фильтр в ответвлени х настроен на собственную частоту Ij. Однако данное устройство не обладает избирательностью по отношению к виду утечек. Кроме того, перестройка частоты генератора вносит задержку во времени на вы вление поврежденных участков, расположенных вблизи источника питани  сети. В этой св зи устройство не применимо дл  обеспечени  условий электробезопасности.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ защиты от замыканий на землю и поражени  электрическим током , основанньй на определении в сети фазы, в которой возникла утечка, выборе поврежденного присоединени  (при помощи контрол  токов утечек в присоединени х, сравнении их с дорогом защиты и определении поврежденного присоединени  по превышению контролируемого тока в соответствующем присоединении над порогом защиты, как об зательных операций), общесетевом шунтировании на землю поврежденной фазы (минимизации.напр жени  поврежденной фазы относительно земли), отключении поврежденного присоединени  с одновременным шунтированием в нем ira землю выбранной фазы и сн тии

общесетевого шунтировани , сн тии шунтировани  в отключенном присоединении через вьщержку времени, контроле состо ни  изол ции в нем, а также повторном включении присоединени 

Q при исправной изол ции или запрещении повторного включени  при неисправной изол ции 2.

В соответствии с данным способом при возникновении в сети однофазных

5 утечек происходит селективное отключение присоединений. Это сопровождаетс , как минимум, кратк овременными остановами электрооборудовани  в от31 ключаемых присоединени х при самоуст ран ющихс  утечках. При длительных утечках электроснабжение поврежденно го присоединени  не возобновл етс  вообще, в то врем  как величины токов через эти утечки не превышают безопасных значений за счет миними- , зации напр жени  на поврежденной фазе . Преждевременные отключени  сети при длительных однофазных утечках вызваны отсутствием контрол  двухфаз ных утечек (когда возникают утечки в соседних фазах сети по отношению к первоначально поврежденной), при которых услови  электробезопасности MO гут быть обеспечены лишь с помощью защитного отключени . Этот способ реализован в устройстве , содержащем общесетевой автоматический миними атор напр жени  поврежденной фазы, состо щий из подклю ченных к сети устройстве выбора поврежденной фазы и блоков шунтировани фаз на землю, управл ющие входы которых соединены с выходами устройств выбора поврежденной фазы, а также расположенные в каждом присоединении блок повторного (дополнительного) шунтировани  поврежденной фазы, у которого первый вход соединен с блоком выбора поврежденной фазы, а шунтирующа  цепь подключена к земле через размыкающий контакт реле времени контрольно-блокировочный элемент, вы ход которого подключен параллельно указанному контакту реле времени, блок контрол  тока утечки, выход которого подключен к второму входу бло ка повторного шунтировани  и к управ л ющему входу автоматического выключател  защищаемого присоединени , блок контакт которого св зан с устройство выбора повреткденной фазы и блоком контрол  тока утечки через блок сбро са информации,блок селектйрной защиты присоединений конструктивно объединены в блок выбора поврежденной ли нии 2 . Однако это устройство характеризуетс  возможностью длительного про- сто  электрооборудовани  в отключенном присоединении при возникновении неустран ющихс  однофазных повреждений . Цель изобретени  - сокращение перерывов в.электроснабжении путем обе печени  работы защиты при повторных повреждени х. 624 Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу заищты распределительной сети от тока утечки, при котором определ ют поврежденную фазу на шинах, минимизируют напр жение этой фазы относительно земли, а также контролируют токи утечки в присоединени х , сравнивают их значение с эталонной величиной, отключак.т повоежпенное присоединение при превышении измер емой величины над эталонной величиной, сигнализируют о по влении однофазной утечки в том присоединении , в котором при осуществлении минимизации контролируемый ток стал меньше второй эталонной величины, « осуществл ют указанные операции по отключению при повторном контроле тока утечки в присоединени х. В устройстве дл  осуществлени  способа, содержащем общесетевой автоматический минимизатор напр жени  поврежденной фазы, подключенный к сети , и блоки контрол  тока утечки в присоединени х, каждьй распределительный пункт сети снабжен блоком контрол  минимизации, выполненным в виде последовательно соединенных реле напр жени  и элемента задержки с блоком сигнализации, выполненным в виде последоватешьно соединенных запоминающего элемента и индикатора, блоком управлени , вьтолненным в виде последовательно включенньгх одновибратора и первого элемента И, выход которого  вл етс  вторым выходом блока управлени , а входы одновибра- тора и второго элемента И объединены и  вл ютс  первым входом блока управлени , при этом выход второго элемента И  вл етс  первым выходом этого блока, а вторые входы первого и второго элементов И объединены и  вл ютс  вторым входом указанного блока управлени , причем вторые входы блоков управлени  каждого присоединени  объединены и подключены через блок контрол  минимизации к введенному датчику напр жени  нулевой последовательности, а первые выходы каждого блока управлени  подключены к выключателю своего присоединени , при этом первые входы каждого блока управлени  подсоединены к блоку контрол  утечки своего присоединени , а вторые выходы каждого указанного блока подключены к блоку сигнализации своего присоединени . Па фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - временна  днаграмма , по сн юща  работу устройства; на фиг.З - пример виполиени  общесетевого автоматического миннмизатора напр жени  поврежденной фазы. Устройство(фиг,1) содержит распределительную сеть с присоединени м 1 и 2, источник 3 питани  сети, общесетевой автоматический минимизатор 4 напр жени  поврежденной фазы, подключепньщ к сети относительно земли, датчик 5 напр жени  нулевой последовательности , подключенный к шинам распределительного пункта сети, блок 6контрол  минимизации, ..состо щий из последовательносоединенных реле 7 напр жени  и элемента 8 задержки, автоматический выключатель 9, в каждом присоединении блок контрол  тока утечки, состо щий из датчика тока утечки и порогового элемента 10, блок 11 управлени , состо щий из пер вого и второго элементов И 12, 13 и формировател  14 одиночного импульса (одновибратор), а также блок 15 сигнализащ и , включаюпщй в себ  последовательно соединенные запоминающий элемент 16 и индикатор 17, Вход реле 7напр жени  подключен к выходу датчика 5, а выход - через элемент 8 задержки к вторьм входам блоков 11 управлени  в присоединени х, В каждо присоединении выход устройства 10 селективной защиты соединен с первым входом блока 11 управлени , у которого иервьй выход подключен к блоку 15 сигнализации, а второй выход - к автоматическому вьпслючателю 9. В бло ке 11 управлени  первьш вход соединен г первым входом первого элемента И 12 через формирователь 1.4 (одно вибратор) и с первым входом второго элемента И 13, второй вход - с вторы ми входами элементов 12 и 13, первьи вход - с выходом первого элемента И 12, а второй выход - с выходом второго элемента И 13, На временной диаграмме (фиг,2) отражены следующие величины: x Jx информационные сигналы на выходах блоков 10 контрол  тока утечки в при соединени х 1 и 2; сигнал на выходе формировател  14 одиночного импульса в присоединении 1; z - ло1и чески1{ сигнал на выходе реле 7 напр  жени -, z - сигнал контрол  минимиза ции на выходе элемента 8 задержки; Sb)- сигнал управлени  сигнализацией на первом вьхходе блока 11 управлени  в присоединении 1;у ,7 сигналы управлени  защитным отключением на вторых выходах блоков 11 управлени  в присоединени х 1 и 2; ср((кГ времена срабатывани  и отпускани  блока 10 контрол  тока утечки; At дхиггельность одиночного импульса ut,ut - длительргости сигналов управлени  сигнализацией и защитным отключением на нервом и втором выходах блока 11 управлени -, с (z) врем  срабатывани  минимизатора 4; tj(2) - врем  задержки элемента В; tyi-.момент возникновени  первой во времени однофазной утечки в присоединении 1; ty, t - моменты возникновени  г.торой во времени утечки в одной из соседних фаз по отношению к перво начально новрежденрюй фазе в присоединени х 1 и 2; t - текущее врем , На фиг,3 приведена схема автоматического м.-1нимизатора 4, который содержит подключенные к фазам сети относительно земли блок 18 определени  поврежденной фазы и блоки 19 шунтировани  фаз на землю, управл ющие входы которых соедг1нены с выходами устройства 18, Способ осуществл етс  следующим образом. При возникновении в сети одвшфазной у-гечкг определ етс  поврежденна  фаза и включаетс  минимизаци  напр жени  этой фазы относительно зеьши, в результате чего ток утечки снижаетс  до безопасной величины. Одновременно с возникновением повреждени  контролируемый ток утечки в соответствующем присоединении превьш ает порог . Однако с включением минимизации контролируемьгй ток становитс  меньше порога защиты. Снижение контролируемого тока под воздействием миним ;зации  вл етс  условием включени  сигнализации о по влении однофазной утечки в присоединеьии , Таким образом; защита от однофаз ых токов утечек (как кратковременных , так и длительных) происходит без отключени  сети. Отключени  же в сет1, диктуемг е опасностью возникновени  двухфазных утечек, осуществл ютс  в виде селективных отключений тех присоединений, в которых возникает втора  во времени утечка, т,е, утечка в одной ,из соседних фаз сети 7 по отношению к первоначально поврежденной . Вы вление указанных утечек обеспечиваетс  с помощью- контрол  токов утечек во всех присоединени х не только до включени  минимизации, но и после включени . Условием селективного .отключени  присоединени   вл етс  превышение контролируемого тока над порогом заишты при включенной минимизации, что соответствует возникновению второй во времени (двухфазной) утечки. Способ допускает использование различных методов минимизации напр жени  поврежденной фазы относительно земли. К наиболее приемлемым и распространенным методам относ тс  шунтирование поврежденной фазы на землю противовключение между нейтралью и землей ЭДС источника питани  поврежденной фазы, а также автокомпенсаци  токов утечки. Указанные методы минимизации  вл ютс  практически равноценными и выбор конкретного из них определ етс  простотой реализации. Рассмотрим устройство (фиг.1), в котором все сигналы представлены в логической форме (т.е. могут прини мать только два значени  О и 1) и в исходном состо нии (когда сеть работает в нормальном режиме) равны нулю, Пусть в момент времени t, в присоединении 1 сети возникла однофазна  утечка. При превышении током утечки порога срабатывани  на выходе блока 10 контрол  тока утечки, сто щего в поврежденном присоединении 1 через врем  срабатывани t;.p(j (1030 мс) информационный сигнал х принимает значение 1. Автоматический минимизатор 4 через собственное врем срабатывани  t i(50-100 мс) осуществл ет минимизацию напр жени  поврежденной фазы сети относительно земли, ограничива  ток утечки до без опасной величины и обеспечива  возможность дальнейшей эксплуатации сети без прерывани  электроснабжени . Включение минимизации сопровожда етс  увеличением напр жени  нулевой Ьоследовательности сети до значени  практически равного фазному напр же нию источника 3 питани . При этом реле 7 напр жени  вырабатывает единичный сигнал Z, порождающий на вых де элемента 8 через врем  задержки ti(z) (20-30 мс) единичный сигнал контрол  минимизации z. 628. Кроме этого, при включении мини- , мизации ток утечки становитс  ниже порога защиты, что приводит к обнулению информационного сигнала х на выходе соответствующего устройства 10 через врем  опускани  (х) (5-10 мс). При соблюдении услови  t (x)xt,(z) обнуление сигнала происходит раньше по влени  единичного сигнала контрол  минимизации г., в результате чего на вьгходе второго элемента И 13 блока 11 сигнал управлени  защитным отключением у остаетс  нулевь1м, что исключает преждевременное отключение присоединени , Формирователь 14 по спаду сигнала х вырабатывает одиночный импульс Лх длительностью At (50-60 мс) . Соврадение во времени импульса и сигнала z порождает на выходе логического элемента И 12 сигнал управлени  сигнализацией виде единичного импульса длительностью (x) j(z) (25-50 мс). Величина последней устанавливаетс  достаточной дл  срабатывани  запоминающего элемента 16. Запоминание по влени  импульса позвол ет осуществл ть с помощью индикатора 17 непре- рьшную сигнализацию о возникновении в присоединении 1 однофазной утечки. В таком состо нии сеть может находитьс  сколь угодно долго. Селективна  сигнализаци  позвол ет определить в каком присоединении возникла утечка с тем, чтобы устранить ее, например, во врем  профилактического останова в удобное дл  производства врем . Таким образом, информацией о по влении однофазной утечки служит снижение контролируемого тока утечки в соответствующем присоединении ниже порога защиты при включении минимизации напр жени  поврежденной фазы, поскольку до включени  минимизации контролируемый ток превьпвал порог защиты. Если же в одной из соседних фаз сети по отношению к первоначально поврежденной возникает втора  во времегг ни (двухфазна ) утечка на землю, то услови  электробезопасности можно обеспечить лишь при помощи защитного отклонени . Система защиты осуществл ет селективное отключение того присоединени , в котором возникла втора  во времени утечка, в том числе и присоединени  .с включенной сигнализацией , поскольку в нем продол91 жают контролировать ток утечки. Информацией о по влении второй во времени утечки служит превышение контролируемого тока утечки над порогом защиты при включенной минимизации. Действительно, с по влением единичного сигнала контрол  минимизации z все вторые элементы И 13 блоков 11 управлени  распределительного пункта сети переход т в состо ние, при котором в присоединени х обеспечиваетс  пр ма  св зь сигналов управ лени  защитным отключением на выходах вторых элементов 13с информационными сигналами на выходах устройст 10 селективной защиты. Возникновение второй во времени утечки (в присоединении 1 - момент времени , в при соединении 2 - момент времени t , сопровождаетс  по влением через врем  t--,... срабатывани  устройств 10 се лективной защиты единичных информапд онных сигналов , как следствие , сигналов управлени  защитным отключением (на вторых . выхо дах блоков 11 управлени ), привод щи к отключению соответствуюи1их присоединений автоматическими выключател ми 9. Сигналы у(-1и у имеют форму единичных импульсов длительностью ut toTHtxl+tcp.AB) (55-110 мс), где t (АВ)50-100 мс - врем  срабатывани  автоматического выключател  9. В результате селективного отключе ни  второй во времени утечки существование опасных токов оказываетс  кратковременным, что позвол ет сохранить безопасные услови  эксплуата ции сети в целом. :В качестве автоматического миними затора 4 напр жени  поврежденной фазы могут использоватьс  различные 6210 устройства. На фиг.З минимизатор представлен в виде устройства автоматического шунтировани , работа которого заключаетс  в следующем. При возникновении в сети первой во времени (однофазной) утечки на землю блок 18 определ ет поврежденную фазу и вырабатывает управл к ций сигнал на входе соответствующего блока 19 шунтировани  фазы на земпю. Включение шунтировани  приводит к снижению (минимизации ) напр жени  поврежденной фазы (тока утечки) до безопасной величины . Могут быть использованы и другие варианты реализации минимизатора 4. Таким образом, предлагаемые способ и-устройство по сравнению с известным осуществл ют защиту от однофазных утечек без отключени  питающего напр жени  сети с селективной сигнализацией поврежденного присоединени , а защиту от двухфазных утечек путем селективного отключени  присоединени , в котором возникла втора  во времени утечка. Двухфазные утечки встречаютс  значительно реже однофазных . В этой св зи количество отключений в сети по этой причине будет незначительным . Кроме того, сигнализаци  о по влении однофазной утечки позвол ет ускорить поиск места повреждени , ликвидировать его, отключив присоединение в удобное дл  производства врем , и предупредить внезапные отключени  присоединение при возникновении второй во времени утечки. В целом способ и устройство обеспечивают услови  электробезопасности при любых несимметричных утечках и свод т к минимуму число отключений в сети. tcft(x) х .tomnfXi . tcufX}

Н cpasofi cemt/

Фг/г. J

Claims (2)

1. Способ защиты распределительной сети от тока утечки, при котором определяют поврежденную фазу на шинах, минимизируют напряжение этой фазы относительно земли, а также контролируют токи утечки в присоединениях, сравнивают их значение с эталонной величиной, отключают поврежденное присоединение при превышении измеряемой величины над эталонной величиной, отличающийся тем, что, с целью сокращения перерывов в электроснабжении путем обеспечения работы защиты при повторных повреждениях,сигнализируют о появлении однофазной утечки в том присоединении, в котором при осуществлении минимизации контролируемый ток стал меньше второй эталонной величины, и осуществляют указанные операции по отключению при повторном контроле ,тока утечки в присоединениях.

2. Устройство для защиты распределительной сети от тока утечки, содержащее общесетевой автоматический минимизатор напряжения поврежденной фазы, подключенный к сети, и блоки контроля тока утечки в присоединениях, отличающееся тем, что каждый распределительный пункт сети снабжен блоком контроля минимизации, выполненным в виде последовательно соединенных реле напряжения и элемента задержки с блоком сигнализа- с ции, выполненным в виде последовательно соединенных запоминающего элемента и индикатора, блоком управления, выполненным в виде последовательно включенных одновибратора и первого элемента И, выход которого является вторым выходом блока управления, а входы одновибратора и второго элемента И объединены и являются первым входом блока управления, при этом выход второго элемента И является первым выходом этого блока, а вторые входы первого и второго элементов И объединены и являются вторым входом указанного блока управления, причем вторые входы блоков управления каждого присоединения объединены и подключены через блок контроля минимизации к введенному датчику напряжения нулевой последовательности, а первые выходы каждого блока управления подключены к выключателю своего присоединения, при этом первые входы каждого блока управления подсоединены к блоку контроля тока