Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети переменного тока

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В CETIU ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее генератор оперативного напряжения высокой частоты, подключенный к зсццищаемой сети, первый фазочувствительный детектор, один вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя тока, другой - к выходу измерительного преобразователя оперативного напряжения tz через фазовращатель, а выход - к первому пороговому органу, а также исполнительный орган, о-т л и ч а ю 1Д е Q с я тем, что, с целью повыше .ния точности путём устранения влияния емкостной составляющей тока утечки , введены блок контроля совпадения сигналов и последовательно соединенные втсфой фазочувствительный детектор , блок шяделевия приращения и второй пороговый сфган, причем первый и второй входы блока контроля совпадения сигналов подключены соответственно к выходам первого и второго пороговых органов, выкод - к входу исполнительного органа, а входы второго фазочувствительного детектора подключены к выходам измерительных (П преобразователей тока и оперативного напряжения. С 2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что блок выделения приращения содержит последо- g вательно соединенные апериодическое звено и дифференциирукяций усилитель. ю 4 Х СО 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1 4998 А

3I5D H 02 H 3 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»»»»

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3389315/24-67 (22) 05 ° 02. 82 (46} 23.06.83. Вюл. 1Ô 23, (72} В.И. Дремов и В.К. Ямилов (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.316.925(088.8) (56 ) 1. Вунько А.A,,Âîëoòêîâåñêèé Г ° A;

Пивняк Г.Г. Повышение безопасности рудничной злектровозной откатки. М., "Недра"., 1978, с. 69.

2. Авторское свидетельство СССР

9 111833, кл. H 02 Н 3/16, 1958. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ HAIIPABЛЕННОЙ ЗАШИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ В СЕТИЮ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА содержащее генератор оперативного напряжения высокой частоты, подключенный к защищаемой сети, первый фаэочувствительный детектор, один вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя тока, другой - к выходу измерительного преоб,разователя оперативного напряжения

Й через фазовращатель, а выход — к первому пороговому органу, а также исполнительный орган, о-т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем устранения влияния емкостной составляющей тока утечки, введены блок контроля совпадения сигналов и последовательно соединенные второй фазочувствительный детектор, блок выделения приращения и второй пороговый орган, причем первый и второй входы блока Контроля совпадения сигналов подключены соответственно к выходам первого и второго пороговых органов, выход — к входу исполнительного органа а входы втоI

Q рого фаэочувствительного детектора,р подключены к выходам измерительных преобразователей тока и оперативного напряжения.

2. Устройство по п.1, о т л и - С ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения приращения содержит последо- Я вателъно соединенные апериодическое звено и дифференциирующий усилитель.

C)

Ю

« с© с©

1024998

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания систем защиты от утечек и поражения электротоком в электрических сетях переменного тока.

Известно устройство для направлен- 5

- ной защиты, в котором на защищаемую сеть накладывается оперативное напряжение повышенной частоты, а измерительное устройство реагирует на ток утечки снимаемый с резонансного 10

«он«ура (1

Недостатком такого устройства является влияние на его работу нагрузок защищаемой сети, токи которых совпадают по фазе с током утечки 15 и емкостной составляющей тока утечки, что приводит к ложным срабатываниям защиты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для защиты шахтных электровоэных сетей от утечек с наложенным . оперативным напряжением повышенной частоты, содержащее последовательно соединенные фазовращатель, на который подано оперативное напря25 жение, и фаэочувствительное реле, на второй вход которого подан оперативный ток, потребляемый сетью. Нагрузки сети включены через высокочастотные заградители, расстроенные отно- З0 сительно частоты резонанса на одинаковый угол, за счет чего устраняется влияние нагрузок на работу измерительного устройства (2) .

Однако это устройство реагирует 35 на полный ток активно-емкостной утечки и не позволяет определить долю активной составляющей тока утечки, эа счет чего возможны ложные срабатывания защиты от емкостных токов утеч-gp ки, например, при подключении дополнительного участки сети.

Целью изобретения является повышение точности путем устранения влияния емкостной составляющей тока утечки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети переменного тока, содержащее генератор оперативного напряжения высокой частоты, подключенный к защищаемой сети, первый фазочувствительный детектор, один вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя тока, другой - к выходу измерительного преобразователя опера-55 тивного напряжения через фазоврацатель, а выход — к первому пороговому органу, а также исполнительный орган, введены блок контроля совпадения сигналов и последовательно соединен- 60 ные второй фазочувствительный детектор,блок выделения приращения и вто-. рой пороговый орган, причем первый и второй входы блока контроля совпадения сигналов подключены соответствен-65 но к выходам первого и второго пороговых органов, выход — к входу исполнительного органа,а входы в.орого фа зочувствительногс детектора подключены к, выходам измерительных преобразователей тока и оперативного напряжения.

При этом блок выделения приращения содержит последовательно соединенные апериодическое звено и дифференциирующий усилитель.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — век." торная диаграмма, поясняющая его работу.

Устройство содержит фазовращатель

1, первый 2 и второй 3 фазочувствительные детекторы, блок 4 выделения приращения, включающий апериодическое звено. 5 и дифференцирующий усилитель б, первый 7 и второй 8 пороговые органы, блок контроля совпадения сигналов 9 и исполнительный орган 10.

Кроме того, в устройстве включены генератор оперативного напряжения высокой частоты 11 и измерительные преобразователи тока 12 и оперативного напряжения 13.

Устройство работает следующим образом.

На рабочее напряжение контролируемой сети накладывается оперативнбе напряжение высокой частоты U „ источник рабочего напряжения и все нагрузки в сети включены через высокочастотные заградители, расстроенные относительно частоты резонанса на угол Що и полный ток сети ! с! !!!! + Igg + !нэ г, а его фазовь!й сдвиг относительно (!Ов также равен

Qc-(@HE. 2) . ВЫходное напряжение фазовращателя 1 U„ñäâèíóòî по фазе относительно (,„на угол (90О - ), ортогонально токам нагрузок (г, и, следовательно, выходной сигнал первого фаэочувствительного детектора 2, определяемый как проекция вектора на UI„ равен нулю. Выходной сигС! нал. второго фазочувствительного детектора 3 определяется как проекция вектоРа !С, на UII„ и равен II

Приращения вектора I", нет и выходной сигнал блока 4 отсутствует. Таким образом, на выходах пороговых органов 7 и 8 и блока контроля совпадения сигналов 9 сигналы равны нулю.

Исполнительный орган 10 не срабатывает.

При возникновении в защищаемой сети недопустимой утечки, например при случайном прикосновении человека к контактному проводу, к току сети ! добавляют ток утечки (фиг.2)

С1 в общем случае содержащий активную ! g и емкостную составляющие, т. е.

I I . При этом полный ток

Ч а сети I = !с,+ t и на выходе nepcz1024998

Фца2

ВНИИПИ Заказ 4410/49 Тираж 617 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 вого фазочувствительного детектора

2 формируeTGR сигнал 1С2, прпорциональный проекции вектора i íà UK.

При превышении этим сигналом 1

CZ уровня срабатывания порогового органа 7 последний формирует на своем выходе единичный сигнал.

Одновременно на выходе второго фаэочувствительного детектора 3 формируется сигнал 1!, ойределяемый с2 как проекция вектора I íà U a

С2 on на выходе блока выделения приращения

4 — сигнал, соответствующий приращению проекции вектора полного тока

Uon 3тот сиг

С С2- С нал Ь 1 пропорционален активной составляющей 1 тока утечки, 1, так как емкостная составляющая Iс ортогональна U „. Недопустимая величина активной составляющей I тока утеча ки приводит к срабатыванию второй пороговый орган 8 и на выходе формируется единичный сигнал, совпадение которого с единичным сигналом с первого порогового органа 7 регистрируется блоком контроля совпадения-

9 и на его выходе формируется сигнал, приводящий к срабатыванию исполнительного органа 10.

При включении в защищаемой сети на!!рузки ток сети увеличивается, соответствующее приращение этого тока выделяется блоком выделения приращения 4 и пороговый орган 8 фор.мирует единичный сигнал,но так как фазовый сдвиг полного тока сети остается равным 90 относительно !! !, ° то выходной сигнал первого фаэочувствительного детектора 2 остается нулевым. Нулевым будет и выходной сиг5 нал первого порогового органа 7,чем и предотвращается ложное срабатывание исполнительного органа 10. .При коммутациях в защищаемой сети, например при подключении допол10 нительно секции или ответвления, возникает емкостный ток 1, за счет с которого фазовый сдвиг полного тока сети относительно U!, становится меньше 90 и на выходе первого фазою

15 чувствительного детектора 2 формируется сигнал, пропорциональный проекции емкостного тока ICq íà UK u первый пороговый орган 7 сформирует един !чный сигнал. При этом ложное срабатывание исполнительного органа

10 предотвращается нулевым сигналом второго порогового органа 8, так как ввиду отсутствия активной составляющей тока утечки на выходе блока выделения приращения 4 будет нулевой сигнал.

Устройство позволяет исключить влияние нагрузок защищаемой сети на работу измерительного устройства и предотвратить ложные срабатывания защиты, обусловленные влиянием емкостной составляющей тока утечки, что повышает .надежность электроснабжения.