SU896710A1 - Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью (его варианты) - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам для защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство для централи- . зованной защиты от замыкания на зем- ^э лю в сетях с изолированной и компенсационной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности (ТННП), к вторичной обмотке которого подключен пусковой ^υ орган (ПО), трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), установленный на присоединениях и подключенные через преобразователи переменного тока в пропорциональное ему *5 выпрямленное напряжение (ПТН) с запоминающими конденсаторами к входам индикатора наибольшего напряжения (ИБН), выходы которого подключены к исполнительным органам (ИО) присое- *0 динениЯ ¢1}.

Известное устройство не обладает достаточной селективностью при действии несинфазных сигналов от токов _ небаланса. *5

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты от замыкания на землю, содержащее.установленные на каждом присоединении ТТНП, преобра- 30 зователь ток-напряжение с запоминающими конденсаторами, подключенные к ИБН, соединенному с исполнительными, органами, пусковой орган, связанный с ТННП своим входом, а выходом - с блоком управления двумя общими на все присоединения ключами f2j.

Однако известное устройство может неселективно работать при заряде запоминающих конденсаторов сигналами небаланса, обусловленными,например, токами нагрузки. Кроме того, на процесс заряда конденсаторов и соответственно замера амплитуд тока замыкания на землю оказывают влияние входные сопротивления ИБН (прямая проводимость транзисторов на повреждённом присоединении и обратная проводимость транзисторов на неповрежденных присоединениях), что также снижает точность работы устройства защиты.

Цель изобретения - повышение селективности работы путем увеличения точности замера амплитуд контрольных сигналов.

Указанная цель достигается тем» что в известное устройство, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последо “вательности, преобразователь ток выпрямленное напряжение, запоминающую ячейку, индикатор наибольшего напряжения,, выходы которого подключены к соответствующим исполнительным органам, Пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом - по входу блока управления, выход которого подключен к управляющим входам ключа и выключателя, введены дополнительные ключи, общее количество которых равно числу присоединений, элемент фиксации срабатывания исполнительных органов, причем указанные ключи включены параллельно заполняющим ячейкам, выполненным по схемес закрытым входом, а дополнительный вход блока управления соединен с выходом элемента фиксации срабатывания исполнительных органов, включенного последовательно с выключателем в цепь питания исполнительных органов, а выход блока управления подключен также к управляющим входам всех дополнительных ключей.

При этом блок управления выполнен на элементе Запрет, управляющий вход которого через элемент И соединен с элементом НЕ и с элементом Выдержка времени.

На фиг. 1 приведено устройство для защиты от однофазного эадакания на землю, 1-й вариант,' на фиг. 2 - то же, 2-й вариант.

Устройство содержит ТННП 1, к вторичной обмотке которого подключен ПО 2, ТТНП 3 и 4, установленные на присоединениях 5 и 6 соответственно и связанные через преобразователь 7 и 8 тока в выпрямленное напряжение (ПТН) входами ИБН 9, выходы которого подключены к ИО 10 и 11,размыкающие ключи 12 и 13, подключенные параллельно выходам ПТН 7 и 8, управляющие входы которых подключены к выходу блока 14 управления, первый вход которого подключен к выходу ПО 2, а второй - к выходу элемента фиксации срабатывания исполнительных органов ЭФС 15, замыкающий ключ 16, включенный последовательно с ЭФС 15.

ПТН 7 и 8 выполнены в виде трансреакторов 17 и 18, конденсаторов 19 и 20, диодов 21 и 22 и разрядных резисторов 23 и 24.

ИБН 9 выполнен на транзисторах с общими резистором и накопительным конденсатором и на импульсных трансформаторах .

ИО 10 и 11 содержат тиристоры и катушки отключения выключателей присоединений 5 и 6.

Блок 14 управления содержит элементы Запрет 25, совпадения 26, НЕ 27 и Выдержка времени 28.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ПО 2, ИО 10 и 11, ЭФС 15 и элемент Выдержка времени 28 находятся в исходном состоянии. Ключи 12 и 13 замкнуты, а ключ 16 разомкнут.

При возникновении замыкания на землю, например, на присоединении 5 срабатывает ПО 2 и производится пуск элемента 28 выдержки времени. Одновременно замыкается ключ 16 и ра.змыкаются ключи 12 и 13, конденсаторы 19 и 20 начинают заряжаться. Спустя заданную выдержку времени, достаточную для заряда конденсаторов 19 и 20 до максимальных амплитуд, срабатывает элемент 28 и ключи и 13 замыкаются. В результате на все входы ИБН 9 подаются сигналы,пропорциональные токам нулевой последовательности, причем на поврежденном присоединении величина тока замыкания, как правило, наибольшая. Поэтому откроется верхний транзистор· и произойдет разрядка накопительного конденсатора ИБН 9 на первичную обмотку верхнего импульсного трансформатора. Вследствие этого сработает ИО 10 и выключатель присоединения 5 отклю- чится.

При срабатывании исполнительного органа 10 (открытии верхнего тиристора) срабатывает ЭФС 15 и снимается сигнал с управляющего входа элемента Запрет 25. В результате ключи 12 и размыкаются, чем исключается возможность неселективного срабатывания исполнительных органов неповрежденных присоединений из-за более быстрого разряда конденсатора (запоминающего) с максимальным напряжением.

После отключения поврежденного присоединения ПО 2и элемент 28 выдержки времени возвращаются в исходное состояние, ключи 12 и 13 размыкаются, а ключ 16 размыкается. Возвращается в исходное состояние и ЭФС 15. Устройство готово к повторному действию.

Аналогично устройство работает при замыкании на присоединении б.

При появлении на выходах ТТНП 3 и 4 сигналов небаланса конденсаторы 19 и 20, будучи зашунтировачными ключами 12 и 13, от этих сигналов не заряжаются. Поэтому сигналы небаланса никакого влияния на точность работы ИБН 9, а следовательно, и на селективность защиты не оказывают.

Несинфазность сигналов, достигающая наибольшего значения в начальный момент заряда конденсаторов 19 и 20, также не оказывает никакого влияния на селективность работы, поскольку, конденсаторы 19 и 20 заряжаются через диоды 21 и 22, падение напряжения на которых, обусловленное зарядным током, имеет знак, Противоположный знаку на пряжения отпирания транзисторов И ЁН

9.

Введение в устройство для защиты от замыкания на землю размыкающих ключей с блоком управления и выполнение запоминающих ячеек по схеме с закрытым входом позволяет выполнить более селективную защиту и способствует в конечном итоге повышению надежности электроснабжения и безопасности при эксплуатации электроустановок.

Устройство может фиксировать как переходные, так и установившиеся значения тока замыкания на землю.

Второй вариант устройства для защиты от замыкания на землю обеспечивает повышение чувствительности и селективности работы и содержит установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток - выпрямленное напряжение и запоминающую ячейку,, блок сравнения, выходы которого подключены к соответствующим исполнительным органам, соединенными с соответствующими катушками отключения, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом - ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа', введены интегрирующие элементы по числу присоединений, дополнительные размыкающие ключи, общее количество которых равно числу присоединений,элемент НЕ, а блок сравнения выполнен на пороговых элементах по числу присоединений,первые входы которых подключены к источнику опорного' напряжения, а вторые - к выходам интегрирующих элементов, входы которых соединены с выходами соответствующих запоминающих ячеек, а исполнительные органы выполнены на RS-триггерах, прямые выходы которых подключены к вновь введенному элементу И, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления, выход которого подключен также к управляющим входам всех дополнительных размыкающих ключей, которые включены параллельно выходам соответствующих интегрирующих эл^мёнтов, причем выход пускового органа соединен через элемент НЕ с $-входами упомянутых триггеров, инверсные выходы которых соединены с соответствующими катушками отключения .

При этом блок управления выполнен на элементе Запрет, выход которого подключен к R-входу RS-триггера,

S-вход которого с запрещающим входом элемента Запрет подключены к выходу элемента ИЛИ, к первому входу которого включен выход элемента

И, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента Выдержка времени, вход которого подключен к' инверсному входу RS-триггера.

Устройство содержит ТННП 29, к вторичной обмотке которого подключен ПО 30, ТТНП 31 и 32, установленные на присоединениях 33 и 34 и связанные через последовательно соединенные ПТВН 35 и 36, и запоминающие элементы 37 и 38 с интегрирующими элементами 39 и 40, компараторы 41 и 42,первые входы которых присоединены к источнику опорного напряжения ИОН 43, а вторые - к выходам интегрирующих элементов 39 и 40, ИО 44 и 45, подключенные к выходам пороговых элементов 41 и 42, выходные органы - катушки отключения КО 46 и 47, блок управления БУ 48, входы которого подключены к выходам ПО 30 и ИО 44 и 45, ключи 49 и 50, подключенные параллельно выходам интегрирующих элементов 39 и 40, элемент НЕ 51.

ИО 44 и 45 выполнены на RS-тритгерах, автоматическая установка которых в исходное состояние осуществляется элементом НЕ 51.

БУ 48 состоит из элементов Запрет 52, НЕ 53, ИЛИ 54, Выдержка времени 55 и триггера 56. БУ 48 соединен с прямыми выходами RS-триггеров , выполняющих роль исполнительных органов, через элемент Совпадение 57.

Устройство работает следующим- образом.

При отсутствии в сети однофазно-, го замыкания на землю ПО 30, ИО 44 и 45 и выходные органы 46 и 47 находятся в исходном состоянии. Верхние выходы триггеров 44, 45 и 56 находятся под напряжением (сигнал 1) , на нижних выходах сигналы отсутствуют. Ключи 49 и 50 замкнуты..

При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на .присоединении 33 срабатывает ПО 30 и ключи 49 и 50 размыкаются. Одновременно происходит пуск элемента Выдержка времени 55. На выходах интегрирующих элементов 39 и 40 появляется постоянное (выпрямленное) напряжение, пропорциональное току замыкания на землю. Поскольку на поврежденном присоединении величина тока замыкания, как правило, наибольшая, то на выходе интегрирующего элемента поврежденного присоединения (в рассматриваемом случае на выходе элемента 39) выходное напряжение в любой момент времени будет больше напряжения на выходах остальных интегрирующих элементов. При величине этого.напряжения, равной и большей величины опорного напряжения,поступившего на первый вход порогового элемента 41, на выходе последнего появится сигнал и произойдет срабатывание ИО 44. Вследствие этого отключится выключатель поврежденногоприсоединения 33.

После срабатывания ИО 44 триггер 56 возвратится в исходное состояние и ключи 49 и 50 вновь замкнутся, чем предотвращается возможность каскадного срабатывания компараторов и исполнительных органов неповрежденных присоединений. Замыкание ключей обеспечивает также защиту элементов устройства от опасных напряжений. .

При действии кратковременных сигналов устройство не срабатывает, так как выходное напряжение интегрирующих элементов 39 и 40 не успевает увеличиться до напряжения срабатывания. Замыкание ключей 49 и 50 в этом случае осуществляется элементом 55 выдержки времени, имеющим выдержку времени, большую общего времени срабатывания устройства.

Введение в устройство для защиты пороговых элементов с зависимой токовременной характеристикой и источником опорного напряжения, ключей с блоком управления позволяет удовлетворить одновременно два противоречивых требования к защите по чувствительности и селективности, что будет способствовать повышению надежности электроснабжения потребителей.

Кроме того, введение компараторов с одинаковым опорным напряжением обеспечивает возможность выполнения защиты одной общей на все присоединения уставкой, а это приводит к уменьшению затрат на наладку и настройку защиты.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 319990, кл. Н 02 Н 3/16, 1966.

2. Промышленна  энергетика. 1976 , 11, с. 38-40 (прототип).

. 2