SU1707684A1 - Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  защитного отключени  в сети с изолированной нейтралью. Цепь изобретени  - повышение быстродействи  и селективности. При по влении в сети однофазного замыкани  срабатывает J L пусковой орган 20. который разрешает работу интеграторов 7 и 8. В случае возникновени  повреждени  на присоединении 1 среди пороговых элементов первым срабатывает пороговый элемент 11, сигнал с которого через элемент 15 поступает на исполнительный орган 17. Этот сигнал запоминаетс  на врем  действи  выходного сигнала пускового органа 20. Одновременно размыкающие ключи 9, 10 замыкаютс , и интегрирующие элементы 7 и 8 переход т в первоначальное состо ние. Таким образом, обеспечиваетс  блокировка работы защит неповрежденных присоединений. В таком режиме устройство работает до момента срабатывани  выключател  присоединени  1. Предложенное выполнение пускового органа 20 исключает ложную работу защит в послеаварийном режиме. 2 ил. М О vl О 00

Description

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

Известно устройство дл  защиты от однофазного замыкани  на землю, содержащее на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователи тока в выпр мленное напр жение, запоминающий элемент,- интегрирующий элемент с размыкающим ключом на входе, элемент ПАМЯТЬ и исполнительный орган, общие на все присоединени  пусковой орган , подключенный своим входом к выходу трансформатора напр жени  нулевой последовательности , блок управлени , подключенный основным входом к выходу пускового органа, а управл ющим входом - к выходу элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов ПАМЯТЬ.

Недостатком данного устройства  вл етс  относительно невысока  помехоустойчивость . Оно может ложно срабатывать при воздействии кратковременных (самоустран ющихс ) замыканий на землю и помех.

Наиболее близким по технической сущности к за вленному  вл етс  устройство дл  защиты от однофазного замыкани  на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности. преобразователь тока в выпр мленное напр жение , интегрирующий элемент, пороговый элемент и сумматор импульсов, по числу присоединений элемент совпадени , первые входы которых подключены к выходам сумматоров импульсов, а выходы через элементы ПАМЯТЬ соединены с исполнительными органами, общие на все присоединени  первый элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам пороговых элементов, а выход соединен с управл ющими входами замыкающих ключей , включенных параллельно выходам запоминающих элементов, и второй элемент ИЛИ. входы которого соединены с выходами элементов ПАМЯТЬ, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напр жени  нулевой последовательности , а выходом - к входу блока управлени , блокирующий вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выход соединен с управл ющими входами размыкающих ключей, включенных параллельно выходам преобразователей тока в выпр мленное напр жение, элемент НЕ, вход которого подключен к выходу второго элемета

ИЛИ, а выход- к вторым входам упом нутых элементов совпадени .

Устройство характеризуетс  более высокой помехоустойчивостью и селективностью , однако его недостатками  вл ютс  сравнительно большое врем  срабатывани  (устройство срабатывает в случае поступлени  на входы сумматоров двух-трех импульсов с выходов пороговых элементов) и

0 возможность ложного срабатывани  при воздействии помех, длительность которых превышает врем  срабатывани  устройства , но меньше полного времени срабатывани  устройства и времени отключени 

5 выключател  защищаемого присоединени . Кроме того, устройство имеет относительно сложную схему.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и селективности - достигаетс  тем,

0 что устройство дл  защиты от однофазного замыкани  i.a землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последова5 тельности, преобразователь тока в выпр мленное напр жение, интегрирующий элемент с размыкающим ключом на выходе и пороговый элемент, по числу присоединений элементы совпадени , первые входы ко0 торых функционально св заны с выходами упом нутых пороговых элементов, и исполнительные органы, входы которых функционально св заны с выходами соответствующих элементов совпадени , общие на

5 осе присоединени  основной элемент ИЛИ, входы которого подключены параллельно входам исполнительных органов, пусковой орган, включающий в себ  пороговый элемент , вход которого подключен к транс0 форматору напр жени  нулевой последовательности , а выход функционально св зан с управл ющими входами размыкающих ключей , снабжено общим на все присоединени  основным элементом ЗАПРЕТ, управл ю5 щий вход которого подключен к выходу основного элемента ИЛИ, основной вход - к выходу пускового органа, а выход соединен с управл ющими входами размыкающих ключей, по числу присоединений дополни0 тельными элементами ИЛИ. входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов и элементов совпадени , а выход соединен с входом соответствующего исполнительного органа, при этом

5 первые входы упом нутых элементов совпадени  подключены к выходам соответствующих дополнительных элементов ИЛИ. вторые входы - к выходу пускового органа, который дополнен вторым пороговым элементом , вход которого соединен с входом

первого порогового элемента и через вновь введенный согласующий элемент подключен к входу пускового органа, элементом ИЛИ. входы которого подключены к выходам упом нутых пороговых элементов, элементом ЗАПРЕТ, основной вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, выход соединен с выходом пускового органа, последовательно соединенным преобразователем длительности в амплитуду, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, амплитудным селектором, и формирователем импульсов, выход которого подключен к управл ющему входу элемента ЗАПРЕТ.

На фиг.1 приведена структурна  схема устройства дл  защиты от однофазного замыкани  на землю (схема составлена применительно к двум присоединени м, общее число которых может быть любым); на фиг.2 - эпюры напр жений (сигналов) на выходах отдельных элементов, по сн ющие принцип работы устройства (номера сигналов соответствуют номерам элементов).

Устройство содержит установленные на присоединени х 1 и 2 трансформаторы 3 и А тока нулевой последовательности (ТТНП), преобразователи 5 и 6 тока в выпр мленное напр жение (ИТВН), интегрирующие элементы (ИЭ) 7 и 8 с размыкающими ключами 9 и 10 на выходах, пороговые элементы (ПЭ) 11 и 12. элементы 13 и 14 совпадени , элементы ИЛИ 15 и 16, исполнительные органы (ИО) 17 и 18, трансформатор 19 напр жени  нулевой последовательности (ТЫ НП), пусковой орган (ПО) 20, элемент ЗАПРЕТ 21, элемент ИЛИ 22.

ПО 20 состоит из согласующего элемента 23, первою порогового элемента 24, реагирующего на положительную пол рность входного сигнала, второго порогового элемента 25, реагирующего на отрицательную пол рность входного сигнала, элемента ИЛИ 26, элемента ЗАПРЕТ 27, преобразовател  28 длительности в амплитуду, амплитудного селектора 29 и формировател  (расширител ) 30 импульсов.

Элементы 28 и 29 выполн ют функцию селектора импульсов по максимальной длительности .

Сигнал на выходе амплитудного селектора 29 по вл етс  при длительности выходных импульсов элемента 26 большей 19 мс, т.е. при частоте напр жени  нулевой последовательности, меньшей промышленной .

Устройство работает следующим образом .

При отсутствии в сети однофазного замыкани  на землю размыкающие ключи 9 и

10 замкнуты. ПЭ 11. 12, 24 и 25, ИО 17 и 18, ПО 20, формирователь 30 импульсов нахо5 д тс  в исходном состо нии.

При возникновении в сети однофазного замыкани  на землю, например на присое-. динении 1, первым срабатывает пусковой орган 20, на выходе которого по вл ютс 

10 пр моугольные импульсы (фиг.2). При по влении первого импульса ключи 9 и 10 размыкаютс  и на выходе интегрирующих элементов 7 и 8 по вл ютс  напр жени  (сигналы) U и Ue. измен ющиес  по экспо15 ненциальному закону с посто нной времени , одинаковой дл  всех присоединений. Когда уровни этих напр жений достигают пороговых значений, принимаемых также одинаковыми дл  всех присоединений, сра0 батывают пороговые элементы 11 или 12. В нашем случае первым срабатывает пороговый элемент 11, так как он находитс  в канале защиты поврежденного присоединени  1. имеющего, как правило, наибольший

5 ток замыкани  на землю. Этому току соответствуют и наибольшие сигналы Us и U на выходах соответственно ПТВН 5 и ИЭ 7. При срабатывании порогового элемента

11 по вл етс  сигнал Uis на выходе элемен0 та ИЛИ 15 и соответственно на входе ИО 17 и втором входе элемента 13, благодар  которому обеспечиваетс  запоминание выходного сигнала ПЭ 11 на врем  действи  выходного сигнала ПО 20. Одновременно

5 через элемент ИЛИ 22 сигнал поступает на управл ющий вход элемента ЗАПРЕТ/21, в результате ключи 9 и 10 замыкаютс  и интегрирующие элементы 7 и 8 переход т в первоначальное состо ние, т.е. состо ние,

0 при котором конденсаторы этих элементов разр жены и напр жени  на их выходах отсутствуют . Таким путем обеспечиваетс  невозможность срабатывани  порогового элемента 12 неповрежденного присоедине5 ни 2.

При прохождении выходного сигнала ПО 20 через нулевое или близкое к нему значение сигнал на выходе элемента ИЛИ 22 исчезает. При по влении второго импуль0 са на выходе ПО 20 ключи 9 и 10 вновь размыкаютс  и на выходе ИЭ 7 и 8 по вл ютс  напр жени , измен ющиес  по экспоненциальному закону. Когда уровни этих напр жений достигают пороговых значе5 ний, срабатывают ПЭ 11 и 12. В рассматриваемом случае первым вновь срабатывает ПЭ 11, вследствие чего по вл ютс  сигналы на входе ИО 17 и на управл ющем входе элемента ЗАПРЕТ 21 и происходит замыкание ключей 9 и 10.

В таком режиме устройство работает до тех пор, пока не отключитс  выключатель присоединени  1.

При отключении выключател  присоединени  1 в сети возможно возникновение напр жени  и токов нулевой последовательности , измен ющихс  во времени с частотой ниже промышленной. Однако ложного срабатывани  устройстве в этом режиме не происходит, так как на выходе преобразовател  28 длительности в амплитуду и соответственно на, выходе формировател  (расширител ) 30 импульсов по витс  сигнал, воздействующий на управл ющий вход элементе ЗАПРЕТ 27. В результате устройство не работает.

Аналогичне устройство работает при однофазном замыкании на землю на присоединении 2.

При воздействии на устройство сигналов , обусловленных помехами или одиночными пробо ми изол ции и имеющих длительность меньшую, чем суммарное врем  срабатывани  исполнительных органов защиты и врем  отключени  выключател  ложного отключени  выключателей присоединений не происходит, так как после исчезновени  сравнительно кратковременных сигналов устройство автоматически возвращаетс  в исходное состо ние.

Таким образом, введение по числу присоединений дополнительных элементов ИЛИ и общего на все присоединени  элемента ЗАПРЕТ, а также дополнение г.уснового органа вторым пороговым элементом элементами ИЛИ и ЗАПРЕТ, преобразователем длительности в амплитуду, амплитуд- ным селектором и формирователем импульсов повышает быстродействие и селективность защиты при применении минимально возможного количества элементов. Это способствует предупреждению электротравматизма в электрических сет х напр жением выше 1000 В, реботзющих с изолированной нейтралью, сокращает простои потребителей из-за неоправданного перерыва в их питании и дает ощутимый экономический эффект.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  защиты от однофазного замыкани  на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее на каждом присоединении последовательно соединенные

   трансформатор тока нулевой последовательности , преобразователь тока в выпр мленное напр жение, интегрирующий элемент с размыкающим ключом на выходе

   и пороговый элемент, по числу присоединений элементы совпадений, первые входы которых функционально св заны с выходами пороговых элементов, и исполнительные органы, входы которых функционально св заны с выходами соответствующих элементов совпадени , общие на все присоединени  основной элемент ИЛИ, входы которого подключены параллельно входам исполнительных органов, пусковой

   орган, включающий в себ  пороговый элемент , вход которого подключен к трансформатору напр жени  нулевой последовательности , а выход функционально св зан с управл ющими входами размыкающих ключей , о т л и ч а ю ще е с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и селективности , оно снабжено общим на все присоединени  основным элементом ЗАПРЕТ, управл ющий вход которого подключен к

   выходу основного элемента ИЛИ. основной вход - к выходу пускового органа, а выход соединен с управл ющими входами размыкающих ключей, по числу присоединений дополнительными элементами ИЛИ. входы

   которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов и элементов совпадени , а выход соединен с входом соответствующего исполнительного органа, при этом первые входы элементов совпадени  подключены к выходам соответствующих дополнительных элементов ИЛИ, вторые входы - к выходам пускового органа, который дополнен вторым пороговым элементом , вход которого соединен с входом

   первого порогового элемента и через введенный согласующий элемент подключен к входу пускового органа, элементом ИЛИ, влоды которого подключены к выходам пороговых элементов элементом ЗАПРЕТ, основной вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, выход соединен с выходом пускового органа, последовательно соединенными преобразователем длительности в амплитуду, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, амплитудным селектором и формирователем импульсов, выход которого подключен к управл ющему входу элемента ЗАПРЕТ.