SU1647737A1

SU1647737A1 - Device for protecting isolated neutral system from one-phase grounding

Info

Publication number: SU1647737A1
Application number: SU884384672A
Authority: SU
Inventors: Василий Федорович Бухтояров; Игорь Васильевич Бухтояров
Original assignee: В. Ф. Бухто ров и И. В Бухто ров
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1991-05-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл защиты электро установок напр жением выше 1000 В. Цель изобретени - повышение надежности работы устройства. При возникновении в сети однофазного замыкани на землю, например на присоединении 1, из выходе трансформатора 17 напр жени по вл етс напр жение нулевой последовательности, превышающее порог срабатывани компара- тора 42, и на ни:-ччих входах элементов 11 совпадени оказываетс сигнал. Одновременно из-за размыкани ключей 33 и 34 начинают перезар жатьс конденсаторы 25 и 26. Первым завершаетс перезар д конденсатора 25, так как величина тока нулевой последо- вательности а поврежденном присоединении наибольша . Эгот сигнал, пройд через усилитель 9. вызывает срабатывание исполнительного органа 13. Вместе с этим срабатывает элемент ЗАПРЕТ 18 и элемент 15 фиксации срабатывани исполнительного органа, чем обеспечивают блокировку работы защиты неповрежденного присоединени и непрерывность работы защиты поврежденного присоединени . 1 ил. (ЛThe invention relates to electrical engineering and is intended to protect electrical installations with a voltage higher than 1000 V. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device. When a single-phase ground fault occurs in the network, for example, at connection 1, a zero-sequence voltage appears from the output of the voltage transformer 17 that exceeds the response threshold of the comparator 42 and a signal appears on the:: inputs of the matching elements 11. At the same time, due to the opening of the keys 33 and 34, capacitors 25 and 26 begin to recharge. First, the recharging of the capacitor 25 is completed, since the current value of the zero sequence and the faulty connection is greatest. This signal goes through amplifier 9. triggers the actuator 13. At the same time, the prohibit element 18 and the actuator actuation fixation element 15 are activated, which ensures the blocking of the protection of the intact connection and the continuity of the protection of the damaged connection. 1 il. (L

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю электроустановок с изолированной нейтралью напряжения выше 1000 В.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for protection against electrical faults with a single-phase earth fault with an insulated neutral voltage above 1000 V.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device.

На чертеже дана схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью(для двух присоединений, общее число которых может быть любым).The drawing shows a diagram of a device for protection against a single-phase earth fault in a network with isolated neutral (for two connections, the total number of which can be any).

Устройство содержит установленные на защищаемых присоединениях 1 и 2 трансформаторы тока нулевой последовательности 3 и 4, к выходам которых подключены последовательно соединенные согласующие элементы (СЭ) 5 и 6. пороговые элементы с изменяемой уставкой срабатывания (ПЭИУС) 7 и 8, усилители 9 и 10 сигналов с ограничителями на выходе, элементы 11 и 12 совпадения и исполнительные органы (ИО) )3 и 14, элемент 15 фиксации срабатывания исполнительных органов (ЭФСИО), пусковой орган (ПО) 16, подключенный своим входом к выходу источника (трансформатора) 17 напряжения нулевой последовательности, а выходом - к одним из входов элементов 11 и 12 совпадения и ЭФСИО 15, элементы ЗАПРЕТ 18 и 19, входы которых подсоединены к выходам соответствующих элементов 11 и 12 совпадения и выходу ЭФСИО 15, промежуточный трехфазный трансформатор 20, подключенный к одной из обмоток трансформатора 17 напряжения.The device contains zero-sequence current transformers 3 and 4 installed on the protected connections 1 and 2, to the outputs of which are connected serially connected matching elements (SE) 5 and 6. threshold elements with a variable set point of operation (PEIUS) 7 and 8, signal amplifiers 9 and 10 with limiters at the output, coincidence elements 11 and 12 and executive bodies (IO)) 3 and 14, element 15 for fixing the actuation of the executive bodies (EFIS), the starting body (ON) 16, connected by its input to the output of the source (transformer) 17 voltage zero sequence, and the output to one of the inputs of the elements 11 and 12 of the match and EFIS 15, the elements of the PROHIBIT 18 and 19, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding elements 11 and 12 of the match and the output of the EFIS 15, an intermediate three-phase transformer 20 connected to one from the windings of the transformer 17 voltage.

СЭ 5(6) состоит из согласующего промежуточного трансформатора и выпрямителя.SE 5 (6) consists of a matching intermediate transformer and a rectifier.

ПЭИУС 7(8) выполнен в виде резисторов 21(22) и 23(24). конденсатора 25(26), диодов 27(28) и 29(30), трехфазного выпрямителя 31(32) напряжения переменного тока в напряжение постоянного (выпрямленного) тока и замыкающего ключа 33(34).PEIUS 7 (8) is made in the form of resistors 21 (22) and 23 (24). a capacitor 25 (26), diodes 27 (28) and 29 (30), a three-phase rectifier 31 (32) of an alternating current voltage into a constant voltage (rectified) current and a closing switch 33 (34).

ЭФСИО 15 включает элементы ИЛИ 35 и 36, элементы совпадения 37 и элемент НЕ 38. ПО 16 содержит промежуточный трансформатор 39, выпрямитель 40, ЯС-цепь 41 и компаратор 42. RC-цепью создается задержка на срабатывание пускового органа, длительность задержки зависит от величины входного сигнала (напряжения нулевой последовательности). Минимальное значение длительности задержки выбирается с учетом времени действия помех.EFSIO 15 includes elements OR 35 and 36, matching elements 37 and element NOT 38. Software 16 contains an intermediate transformer 39, a rectifier 40, an NF-circuit 41 and a comparator 42. An RC-circuit creates a delay for the actuation of the trigger, the duration of the delay depends on the value input signal (zero sequence voltage). The minimum value of the delay time is selected taking into account the duration of the interference.

Элемент ЗАПРЕТ 18(19) состоит из элементов НЕ 43(44) и совпадения 45(46).The element BAN 18 (19) consists of the elements NOT 43 (44) and the coincidence 45 (46).

Ключ 33(34) может быть выполнен на транзисторе.The key 33 (34) can be performed on the transistor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ИО 13 и 14, ПО 16 находятся в исходном состоянии. На управляющие входы ключей 33 и 34 с выходов элементов ЗАПРЕТ 18 и 19 поступают сигналы, контакты ключей замкнуты. Конденсаторы 25 и 26 заряжены до выходных напряжений 31 и 32. Напряжения на выходах ПЭИУС 7 и 8 и соответственно на выходах усилителей сигналов 9.и 10 имеют отрицательный знак.In the absence of a single-phase earth fault in the network, IO 13 and 14, PO 16 are in the initial state. The control inputs of the keys 33 and 34 from the outputs of the elements BAN 18 and 19 receive signals, the contacts of the keys are closed. Capacitors 25 and 26 are charged to output voltages 31 and 32. The voltages at the PEIUS outputs 7 and 8 and, respectively, at the outputs of signal amplifiers 9. and 10 are negative.

При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например, на присоединении 1 на выходе вторичной обмотки трансформатора 17 напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, появляется напряжение нулевой последовательности. Если величина этого напряжения превышает величину порога срабатывания (уставки срабатывания) компаратора 42, на выходе последнего появляется с некоторой задержкой, отстроенной от времени действия помех, сигнал, который поступает на нижние входы элементов 11 и 12 совпадения и одновременно на вход ЭФСИО 15 (на входы элементов НЕ 38 и совпадения 37). В результате этого исчезают сигналы на основных входах элементов ЗАПРЕТ 18 и 19 (на входах элементов 45 и 46 совпадения и на управляющих входах ПЭИУС 7 и 8 (на управляющих входах ключей 33 и 34). Ключи . 33 и 34 размыкаются. В этот момент конденсаторы 25 и 26 начинают перезаряжаться. Первым перезаряжается конденсатор 25, поскольку величина тока нулевой последовательности поврежденного присоединения наибольшая. Вследствие этого знак напряжения на выходе ПЭИУС 7 изменяется на противоположный, на выходе усилителя 9 и соответственно на верхнем входе элемента 11 совпадения появляются сигналы^ ИО 13 срабатывает. Одновременно с выхода элемента 11 совпадения поступает сигнал на управляющий.вход элемента ЗАПРЕТ 18 (на вход элемента НЕ 43) и на вход ЭФСИО 15 (на вход элемента ИЛИ 35), На выходе ЭФСИО 15 вновь появляется сигнал, и ключ 34 замыкается. Конденсатор 26 практически мгновенно заряжается (дозаряжается)до величины напряжения выпрямителя 32 (постоянная времени заряда конденсатора 26(25) от напряжения выпрямителя 32(31) во много раз меньше постоянной времени заряда конденсатора 26(25) от напряжения СЭ 6(5). Таким путем исключается возможность ложного срабатывания устройства на неповрежденном присоединении.When a single-phase earth fault occurs in the network, for example, at connection 1 at the output of the secondary winding of the voltage transformer 17 connected in an open triangle, a zero-sequence voltage appears. If the magnitude of this voltage exceeds the threshold value (set point) of the comparator 42, the output of the latter appears with some delay, detuned from the duration of the interference, a signal that is fed to the lower inputs of the elements 11 and 12 coincidence and at the same time to the input EFIS 15 (to the inputs elements NOT 38 and matches 37). As a result of this, the signals at the main inputs of the elements 18 and 19 (at the inputs of the elements 45 and 46 of coincidence and at the control inputs of the PEIUS 7 and 8 (at the control inputs of the keys 33 and 34) disappear. The keys 33 and 34 open. At that moment, the capacitors 25 and 26 begin to recharge. The capacitor 25 is the first to recharge, since the value of the zero sequence current of the damaged connection is the largest. As a result, the sign of the voltage at the output of PEIUS 7 is reversed, at the output of amplifier 9 and, accordingly, at the upper input, and 11 matches signals appear ^ IO 13 is triggered. Simultaneously, the output of the element 11 matches the signal to the control. The input of the element is PROHIBITED 18 (to the input of the element NOT 43) and to the input of the EFIS 15 (for the input of the element OR 35), At the output of the EFIS 15 a signal appears and the key closes 34. The capacitor 26 is almost instantly charged (recharged) to the voltage of the rectifier 32 (the charge time constant of the capacitor 26 (25) from the voltage of the rectifier 32 (31) is many times less than the charge time constant of the capacitor 26 (25) from voltage SE 6 (5). In this way, the possibility of false operation of the device on an intact connection is eliminated.

Ключ 33 остается в разомкнутом состоянии до момента исчезновения сигнала на выходе элемента 11 совпадения, чем обеспечивается непрерывность функционирования устройства и исключается возможность излишнего отключения поврежденного присоединения при кратковременных случайных замыканиях на землю.The key 33 remains in the open state until the signal disappears at the output of the coincidence element 11, which ensures the continuous operation of the device and eliminates the possibility of unnecessarily disconnecting the damaged connection during short-term random ground faults.

После отключения поврежденного присоединения 1 сигнал на выходе элемента 11 совпадения исчезает, ключ 33 замыкается. Схема в таком состоянии остается до момента исчезновения напряжения нулевой последовательности, т. е. до момента возврата ПО 16 в исходное состояние. Данное состояние схемы обусловлено тем, что ЭФСИО 15 обладает способностью запоминать информацию о срабатывании устройства до тех пор, пока есть сигнал на выходе ПО 16. Такую способность обеспечивают элементы ИЛИ 35 и совпадения 37 (за счет перекрестных связей по входам и выходам).After disconnecting the damaged connection 1, the signal at the output of the match element 11 disappears, the key 33 closes. The circuit in this state remains until the zero sequence voltage disappears, that is, until PO 16 returns to its initial state. This state of the circuit is due to the fact that EFSIO 15 has the ability to memorize information about the operation of the device as long as there is a signal at the output of software 16. This ability is provided by OR 35 elements and 37 matches (due to cross-connections at the inputs and outputs).

Запоминание информации о срабатывании устройства необходимо для исключения возможности ложной работы устройства в послеаварийном режиме сети, характеризующимся появлением низкочастотных колебаний напряжений и токов нулевой последовательности.Storing information about the operation of the device is necessary to eliminate the possibility of false operation of the device in the emergency mode of the network, characterized by the appearance of low-frequency fluctuations in voltage and zero sequence currents.

После исчезновения напряжения нулевой последовательности ПО 16 и ИО 13 возвращаются в исходное состояние, Схема готова к повторному действию.After the disappearance of the voltage of the zero sequence ON 16 and IO 13 are returned to their original state, the circuit is ready for re-action.

Аналогично устройство работает при однофазном замыкании на землю на присоединении 2.Similarly, the device operates with a single-phase earth fault at connection 2.

Устройство в состоянии реагировать как на переходные, так и на установившиеся токи однофазного замыкания на землю, обладает непрерывностью· функционирования.The device is able to respond to both transient and steady-state currents of a single-phase earth fault, has continuity of functioning.

Реализация устройства осуществляется на базе недорогих и несложных элементов (диодов, резисторов, интегральных микросхем и т. д.), что дает возможность устройство защиты выполнить простым и надежным.The implementation of the device is carried out on the basis of inexpensive and simple elements (diodes, resistors, integrated circuits, etc.), which enables the protection device to be simple and reliable.

Claims

Claim

A device for protection against a single-phase earth fault in a network with isolated neutral, containing, according to the number of N connections, zero-sequence current transformers whose outputs are connected to matching elements made in the form of intermediate transformers and rectifiers, the outputs of which are connected to the inputs of threshold elements with a variable setting ,, made in the form of RC-circuits, parallel to the capacitors of which are connected via resistors counter diodes, signal amplifiers, the outputs of which functionally connected with the corresponding executive bodies, a common element for fixing the actuation of the executive bodies, made in the form of an OR element, the inputs of which are connected to the inputs of the executive bodies, an AC voltage source made in the form of an intermediate three-phase transformer, to the output of which a voltage converter is connected AC to DC voltage, the output of which is connected to the capacitor of the RC circuit with a polarity inverse to polar the corresponding rectifier, and the positive terminal of the aforementioned converter is grounded through a key, the control circuit of which is functionally connected to the starting element according to the zero sequence voltage, which is due to the fact that, in order to increase the reliability of the device, N1 converters of AC voltage to DC voltage, powered from the aforementioned AC voltage source, the negative poles of the converters are connected to the capacitors of the RC circuits. the positive poles of the transducers are grounded through the keys, which are made closing, the control inputs of the keys are connected to the outputs of the BAN elements newly introduced by the number of connections, the main inputs of which are connected to the output of the actuating operation fixation element, the control inputs are connected to the outputs of the newly entered coincidence elements, the outputs of which are connected with the inputs of the corresponding executive bodies, the inputs of the matching elements are connected through signal amplifiers to the outputs of the corresponding thresholds elements with a variable setpoint of operation and the output of the trigger, while the element NOT fixing the actuation of the actuators contains an element NOT, the input of which is connected to the output of the trigger, a coincidence element, one input of which is connected to the output of the said OR element, the other input is connected to the output of the trigger , and the output is connected to the newly introduced additional input of the OR element and to one of the inputs of the newly introduced auxiliary OR element, the second input of which is connected to the output of the element NOT. and the output is connected to the main inputs of the BAN elements made in the form of series-connected elements NOT and coincidence, while the input of the element is NOT connected to the control input of the element BAN, one of the inputs of the matching element is connected to the main input of the BAN element, and the output of the matching element is connected with the output of the item BAN.