SU1483542A1

SU1483542A1 - Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью

Info

Publication number: SU1483542A1
Application number: SU874287952A
Authority: SU
Inventors: Василий Федорович Бухтояров
Original assignee: В.Ф. Бухто ров
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1989-05-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл защиты от замыкани на землю. Цель изобретени - повышение функциональной надежности защиты и точности определени поврежденного присоединени . При замыкании на землю напр жени неповрежденных фаз возрастают, в результате чего возрастают токи через соответствующие синхронизирующие трансформаторы 3-5 опорного тока и геометрическа разность искусственно созданных токов будет также увеличиватьс , что вызовет срабатывание соответствующего порогового элемента 32,33 или 34. Сигнал с порогового элемента через ключ 17,18 или 19, один из которых предварительно открыт управл ющим сигналом с избирател 22 поврежденной фазы, поступает на вход блока 16 сравнени импульсов, куда поступает также сигнал с преобразовател 12 тока нулевой последовательности. Сигнал на выходе блока 16 по вл етс лишь в случае по влени сначала импульса с преобразовател 12 и наличи общей временной зоны этого импульса и импульса с преобразовател 13,14 или 15 тока в цеп х искусственно созданных проводимостей. Отключающий сигнал на выходе исполнительного органа 20 по вл етс при условии поступлени на вход сумматора 21 трех импульсов, что исключает возможность ложных срабатываний защиты при действии помех и возникновении кратковременных самоустран ющихс однофазных замыканий на землю. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

Description

(О

С

фцг.1

ни . При замыкании на землю напр жени неповрежденных фаз возрастают, в результате чего возрастают токи через соответствующие синхронизирующие трансформаторы 3-5 опорного тока и геометрическа разность искусственно созданных токов будет также увеличиватьс , что вызовет срабатывание соответствующего порогового элемента 32, 33 или 34. Сигнал с порогового элемента через ключ 17, 18 или 19, один из которых предварительно открыт управл ющим сигналом с избирател 22 поврежденной фазы,поступает на вход блока 16 сравнени импульсов, куда поступает также сигнал с преобразовател 12 тока нуле1

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам дл защиты от однофазного замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью ,

Целью изобретени вл етс повышение функциональной надежности защиты и точности определени поврежденного присоединени .

На фиг.1 приведена функциональна схема устройства дл защиты от замыкани на землю; на фиг.2 - избиратель поврежденной фазы на фиг.3 - искусственно созданна проводимость сети относительно земли с помощью резисторов; на фиг.4 и 5 - синхронизирующие датчики тока с двум вторичными обмотками; на фиг. 6 и 7 - векторные диаграммы токов и напр жений в нормальном (а) и аварийном (б) режимах сети при выполнении проводимостей при помощи конденсаторов и резисторов соответственно; на фиг.8 - диаграммы входных и выходных сигналов устройства. На фиг. 6 и 7 обозначено:

ид,йв,0с -.напр жени фаз сети относительно земли в нормальном режиме; Ug,tJp - напр жени непов- режденных фаз В и С относительно земли при замыкании фазы А на землю;

вой последовательности. Сигнал на выходе блока 16 по вл етс лишь в случае по влени сначала импульса с преобразовател 12 и наличи общей временной зоны этого импульса и импульса с преобразовател 13, 14 или 15 тока в цеп х искусственно созданных проводимостей. Отключающий сигнал на выходе исполнительного органа 20 по вл етс при условии поступлени на вход сумматора 21 трех импульсов, что исключает возможность ложных срабатываний защиты при действии помех и возникновении кратковременных самоустран ющихс однофазных замыканий ни землю. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

1,1 В,1С - токи через проводимости фаз сети относительно земли в нормальном режиме1 ,

ди,18и,1си - токи через искусственно созданные проводимости фаз сети относительно земли в нормальном режиме;

l ,i c - токи через проводимости неповрежденных фаз В и С относительно земли при замыкании фазы А на землю;

АИ токи чеРез искусственно созданные проводимости фаз сети относительно земли при замыкании фазы А на землю; I. - геометрическа разность (сумма) токов через искусственно созданные емкостные (активные) проводимости неповрежденных фаз В и С относительно земли при замыкании фазы А на землю:

31„ ток нулевой последовательности (замыкани на землю) через поврежденное присоединение .

Устройство дл защиты от замыкани на землю содержит датчик тока нулевой последовательности ДТНП1,установленный на защищаемом присоединении 2, синхронизирующие датчики опорного тока ДТЗ-5 и вспомогательные датчики тока ДТ6-8, установленные в цеп х искусственно созданных емкостных проводимостей 9-11 сети относительно земли, преобразователь тока нулевой последовательности ПТНП 12, выход которого подключен к выходу ДТНП1, преобразователи тока ПТ 13-15, подключенные к выходам ДТ 3-5 блок сравнени импульсов БСИ 16, пер вый вход которого подключен к выходу ПТНП 12, а второй вход через замыкающие ключи 17-19 соединен с выхода ми ПТ 13-15, исполнительный орган 20 вход которого через сумматор 21 подсоединен к выходу БСИ 16, избиратель поврежденной фазы ИПФ 22.

В качестве ДТ 3-8 использованы трансформаторы тока нулевой последовательности .

Датчик тока 3 (4,5) выполнен с двум первичными обмотками, включенными на разность токов (комплексов) двух фаз.

При использовании в качестве проводимости сети относительно земли резисторов (фиг.З) первичные обмотки ДТ включаютс на сумму токов (комплексов ) двух фаз. При таком включении обмоток вектор тока нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП1) опережает приблизительно на 90° вектор разности (суммы) токов через искусственно созданные проводимости неповрежденных фаз (сигнал на выходе соответствующего ДТ 3-5)у а на неповрежденном присоединении отстает (см.фиг. 6 б, 7 б, 8).

Преобразователи тока 12-15 преооб- разуют измен ющиес по времени выход1 ные сигналы ДТНП1 и ДТЗ-5 в пр моугольные импульсы положительной пол рности (длительность импульсов приблизительно равна половине перио-N да). Они состо т из согласующего трансформатора с ограничителем выходного сигнала 23 (24-26), активно

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

го фильтра 27 (28-30), порогового элемента 31 (32-34) с детектором на входе.

БСИ 16 представл ет собой фаэо- ,чувствительный орган, реагирующий на сдвиг фаз между входными сигналами, и предназначен дл выделени первоначального сигнала, поступающего от ДТ 1 и 3-5.

Сумматор (интегратор, счетчик) 21 суммирует входные импульсы, чем исключаетс возможность ложного срабатывани устройства при по влении на его дходе одного - двух случайных импульсов .

ИПФ 22 состоит из согласующих трансформаторов 35-37, масштабных усилителей 38-40, формирователей 41-43 сигналов модул , пороговых элементов (компараторов) 44-46 и 47-49, элементов НЕ 50-52 и совпадени 53-55.

На фиг.8 обозначено: U, - выходные сигналы преобразовател тока 12;

U - выходные сигналы ДТ 3 (4,5), U3 - выходные сигналы 16 БСИ U4 - выходной сигнал сумматора21 , U5 - выходной сигнал исполнительного органа.

Устройство работает следующим об- разом.

В нормальном режиме сети сигнал на выходе пороговых элементов 31-34, 47-49 отсутствует. Пороговые элементы 44-46 наход тс в сработавшем состо нии.Ключи 17-19 разомкнуты.Через датчики тока 3-8 протекают приблизительно одинаковые токи.

При по влении на защищаемом присоединении 2, например, на фазе А замыкани на землю нарушаетс равенство токов через ДТ 3-8, так как напр жение поврежденной фазы А уменьшаетс (в пределах до нул ), а напр жени неповрежденных фаз В и С возрастают в У5 (при металлическом замыкании). Соответственно уменьшаетс ток, проход щий через ДТ 3, 6, и возрастают токи, проход щие через ДТ 4, 5 и 7,8. В результате этого пороговый элемент 44 переключаетс в исходное состо ние, а пороговые элементы 48 и 49 из исходного состо ни переключаютс в рабочее состо ние (т.е. срабатывают), если величина входных сигналов достаточна

дл их срабатывани , ключ 18 замыкаетс .

При замыкании ключа 18 на один из входов (верхний) БСИ 16 подаетс сигнал ДТ 4 (ток ICBU Фиг.6).

Сигнал ДТ 4 по вл етс спуст приблизительно четверть периода после по влени сигнала ДТ 1 (ток замыкани на землю 3 I0),поступающего на другой (нижний) вход блока 16. Сигналы ДТ 1 и 4 (3,5) следуют с частотой тока замыкани на землю.

Сигнал на выходе БСИ 16 (U5) по вл етс только в случае первоначального по влени и исчезновени сигнала ДТ 1 и наличи общей временной зоны этого сигнала и сигнала ДТ /4. При всех других состо ни х входов выдача выходного (ложного) импульса исключена.

Сигнал на выходе исполнительного органа 20 (Uf) по вл етс при услови поступлени на вход сумматора 21 тре импульсов (U3), что исключает возможность ложных срабатываний защиты при действии помех и при возникновении в сети кратковременных самоустран ющихс (неустойчивых) однофазных замыканий на землю.

Отказы в срабатывании зашиты при нахождении в работе только одного защищаемого присоединени исключаютс благодар наложению на поврежденное присоединение тока искусственно созданных цроводимостей сети относительно земли.

Устройство в состо нии правильно определ ть поврежденное присоединение в услови х воздействи на него как переходного тока, так и установившегос , поскольку в переходном и установившемс режимах угол между векторами первичного тока нулевой последовательности в поврежденном присоединении и вектором разности (суммы) двух первичных токов в цеп х искусственно созданных проводимостей неповрежденных фаз приблизительно один и тот же.

Устройство может быть выполнено на основе интегральных элементов (операционных усилителей, цифровых элементов и др.), оно технологично в изготовлении. Дл построени устройства не требуютс трансформаторы напр жени нулевой последовательности, обладающие р дом существенных недостатков (источники феррорезонанс

ных перенапр жений, генераторы реактивного тока и т.д.). Его применение позволит значительно повысить надежность функционировани зашиты от однофазного замыкани на землю,уменьшить аварийность в сет х от ферроре- зонансных перенапр жений, уменьшить ущерб от простоев оборудовани и будет способствовать предупреждению электротравматизма при эксплуатации электроустановок.

Claims

Формула изобретени

5

0

5

0

5

5

0

5

Г. Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее блок сравнени импульсов с двум входами, один из которых подключен к выходу преобразовател тока нулевой последовательности, подсоединенного своим входом к датчику тока нулевой последовательности защишаемо- го присоединени , сумматор, вход которого соединен с выходом блока сравнени импульсов, а выход - с входом исполнительного органа, о т- личающеес тем, что, с целью повышени функциональной надежности защиты и точности определени поврежденного присоединени , оно снабжено по числу фаз сети дополнительными преобразовател ми тока,входы которых подключены к вновь введенным синхронизирующим датчикам опорного тока, установленным во вновь введенных цеп х искусственно созданных проводимостей фаз сети относи- 0 тельно земли, замыкающими ключами, входы которых подключены к выходам дополнительных преобразователей тока, а выходы объединены и подсоединены к второму входу блока сравнени импульсов , избирателем поврежденной фазы, выходы которого подключены к управл ющим входам замыкающих ключей, а входы - к выходам вновь введенных вспомогательных датчиков тока, включенных последовательно с синхронизирующими датчиками опорного тока, при этом каждый синхронизирующий датчик опорного тока включен на разность токов двух цепей искусственно созданных проводимостей соседних фаз относительно земли.
2. Устройство по п.1, отличающеес тем, что синхронизирующие датчики опорного тока выполнены в виде трансформаторов тока нулевой последовательности, в качестве первичных обмоток которых использованы цепи искусственно созданных прово- днмостей двух соседних фаз сети от- норительно земли, пропущенных через окно трансформатора во встречном направлении .
3. Устройство по п.1, отличающеес тем, что избиратель поврежденной фазы выполнен по числу фаз на пороговых элементах максималь

К ключам Л-13 Фиг. 2

ного и минимального сигналов, своими входами подключенных к соответствующим вспомогательным датчикам тока через последовательно соединенные формирователи модул сигналов, масштабные усилители и согласующие трансформаторы, выходы пороговых элементов максимального сигнала подключены к входам элементов совпадени других фаз; а выходы пороговых элементов минимального сигнала подключены к другим входам элементов совпадени через элементы НЕ.

Q. а, {..

Фм.Ч

X

в

С

О

Ч

HI.

41А

В С

и

ЈЈЈ

7 5

S

т

/3

3

(

I

14

I

Т

Г5

г.5

сIc

а-6 нормальном ретине

U.

8-при замыкании фазы А на землю .

Фиг.6