Устройство для защиты от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА111ИТЫ ОТ ЗАМ)1КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЬТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ , НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее установленные на .каждом присоединении последовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности , преобразователи ток-вьтрямленное напряжение с запоминающими элементами на Ьыходе,.исполнительные органы на токовых реле и тиристорах, управляющие.электроды которых соединен: . с выходами запоминающих элементов , а катоды объединены и подключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания, вьтолненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним разьвлкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента Задержка блока управления, вход которого соединен с выходом пускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой Последовательности, отличающееся тем, что, . с целью повышения селективности работы , в него введены включенные между нейтралью сети и землей последовательно соединенные резистор, трансформатор тока и замыкающий ключ, управляющий вход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок § управления введен элемент И, выход которого соединен с входом элемента Задержка, первый вход элемента И ю соединен с выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подклюсо ченного к трансформатору тока, втоОд рой вход элемента И соединен с вы00 ходом пускового органа. о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,.Я0„„и 296

А

3(д) Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3540864/24-07 (22) 21.01.83 (46) 15 ° 12.84..Бюл. В 46 (72) В.Ф.Бухтояров (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР к 896710, кл. Н 02 Н 3/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 1053204, кл. Н 02 Н 3/16, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ОТ

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕИЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬВ, содержащее установленные на .каждом присоединении последовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности; преобразователи ток-выпрямленное напряжение с запоминающими элементами на Ьыходе, исполнительные органы на токовых реле и тиристорах, управляющие. электроды которых соединега с выходами запоминающих элементов, а катоды объединены и подклю чены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания, выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента . "Задержка" блока управления, вход которого соединен с выходом пускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы, в него введены включенные между нейтралью сети и землей последовательно соединенные резистор, тран- Я сформатор тока и замыкающий ключ, управляющий вход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок управления введен элемент И, выход которого соединен с входом элемента виий

"Задержка", первый -вход элемента И „, соединен с выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подклю-: цр ченного.к трансформатору тока, второй вход элемента И соединен с выходом пускового органа.

С5

686

1 1129

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. 5

Известно устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сотах с изолированной найтралью (tj .

Однако оно имеет сложную схему, большое количество элементов и вследствие этого недостаточную надежность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для защиты от замыкания на землю, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), преобразователи ток — выпрямленное 20 напряжение (ПТВН) с запоминающими

Элементами, исполнительные органы (ИО) на токовых реле и тиристорах, управляющие электроды которых соединены с выходами запоминающих элемен- 25 тов, а катоды объединены вместе и подключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания (БАРУС), выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения (ГУН), например, на Ц-Сэлементах, и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий вход которого через элемент управления связан с пусковым органом (ПО), подключенным к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности (ТННП) j21 .

Известное устройство имеет недостаточную надежность. функционнро- 40 вания в случа, когда собственный емкостный ток защищаемого присоединения соизмерим с полным током замыкания на землю, а также в том случае, когда в работе находятся только два присоединения, питающиеся от шин .трансформаторной подстанции.

Кроме того, устройство может лож-. но .срабатывать от действия различных помех, обусловленных коммутационными 50 перенапряжениями, феррорезонансными явлениями и т.д.

Целью изобретения является повышение селективности работы устройства. 55

Укаэанная .цель достигается тем, что а устройство для защиты от замы-, кания на землю, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности преобразователи ток — выпрямленное напряжение с запоминающими элементами на выходе, исполнительные органы на токовых реле и тиристорах, управляющие электроды которых соединены с выходами запоминающих элементов, а катоды объединены и подключены к вы-ходу блока автоматического регулирования уетавки срабатывания, выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента "Задержка" блока управления, вход которого соединен с выходом пускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, введены включенные между нейтралью сети и землей последовательно соединенные резистор, трансформатор тока и замыкающий ключ, управляющий вход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок управления введен эле- мент И, выход которого соединен с входом элемента "Задержка", первый вход элемента И соединен с выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подключенного к трансформатору тока, второй вход элемента И соединен с выходом,пускового органа.

На чертеже представлена схема устройства для защиты от замыкания на землю применительно к двум присоединениям, общее количество которых может быть любым.

Устройство для защиты от замыкания íà землю содержит установленные на присоединениях 1,2 последовательно включенные ТТНП 3, 4, ПТВН 5,6 с запоминающими конденсаторами и фильтрами высокой частоты на К-Сэлементах, ИО 1,8 на токовых реле

9, 10 и тиристорах 1!, 12, управляющие электроды которых соединены с выходами UTM 5,6, а катоды объединены вместе и подключены к выходу

БАРУС 13,.âsmîëaåaaîão в виде генератора уменьшающегося напряжения на резисторах 14, 15, конденсаторе

16, диоде 11 и размыкающем 18 и за

3 1129 мыкающем 19 ключах, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления 20, подсоединенного своими входами к ПО 21 и к выходу элемента контроля тока нейтрали ЭКТН

22, цепь заземления нейтрали, состоящая из резисторного элемента 23, в качестве которого могут быть использованы объемные бетэловые резисторы, трансформатора тока 24 и. 10 замыкающего ключа 25 с органом управления 26, трансформатор напряжения (ТН) нулевой последовательности 27.

Блок управления 20 содержит эле- f5 менты совпадения 28 и "Задержка сигнала" 29.

Орган управления 26 включает в себя элемент контроля напряжения нейтрали ЭКНН 30 и пороговый элемент 20

31. В качестве ЭКНН 30 использован однофазный трансформатор напряжения.

Может быть использован также делитель напряжения (емкостный, резисторный и т.д.). 25

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю токовые реле 9, 10, ПО 21, ЭКТН 22, элемент "Задержказр сигнала" 29 и ПЭ 31 находятся в исходном состоянии. Ключ 18 замкнут, а ключи 19 и 25 разомкнуты. Тиристоры

11, 12 закрыты, напряжения на их анодах относительно катодов равны приблизительно .нулю, поскольку кон-, денсатор 16 заряжен до напряжения источника питания. Диоды, установлен-. ные в цепях управления тиристоров 11, 12, заперты выходным напряжением gg

БАРУС 13.

При возникновении в сети замыкания на землю, например на присоединении 1, через поврежденное присоеди-. кение начинает течь полный ток замы- 45 кания сети на землю, а через неповрежденные — собственный емкостный ток.

На вторичной обмотке ТН 27, соединенной по схеме разомкнутого треугольника, появляется напряжение нулевой последователыости. Появляется напряжение и на нейтрали сети относительно земли, величина которого в общем случае зависит от характе-55 ра повреждения (металлическое замыкание, дуговое и т.д.). Если величина каждого иэ этих напряжений оказыва686 4 ется больше уставок срабатывания ПО

21 и ПЭ 31, последние срабатывают, вследствие чего замыкается ключ 25 и появляется ток в цепи заземления нейтрали, обуславливающий срабатывание ЭКТН 22. В результате этого происходит пуск элемента 29. Спустя заданную небольшую выдержку времени, которая достаточна для заряда конденсаторов ПТВН 5,6 до максимальных значений напряжений, на выходе элемента 29 появляется сигнал, под действием которого ключ 18 раэмыкается,а ключ 19 замыкается. Напряжение на резисторе 14 начинает уменьшаться по мере разряда конденсатора 16, а напряжение на анодах тиристоров 11, 12 увеличивается. При достижении выходным напряжением БАРУС 13 значения меньше выходных напряжений ПТВН 5,6 через управляющие электроды тиристоров 11, 12 течет ток. Вследствие это го один из тиристоров, а именно тот, на управляющий электрод которого подается наибольший сигнал, включается и замыкает цепь питания токового реле. В рассматриваемом случае первым включается тиристор 11 и срабатывает реле 9, поскольку ток замыкания на землю через поврежденное присоединение всегда будет наибольший.

При включении тиристора 11 на рео зисторе 14 вновь появляется напряжение, превышающее текущее значение выходного напряжения генератора уменьшающегося напряжения, что приводит к запиранию диода 17 и прекращению тока через управляющие электроды тиристоров 11; 12. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока ПО 21 и ЭКТН 22 не возвратятся в исходные состояния, т.е. по существу пока не исчезнет замыкание на землю.

Аналогично устройство работает при замыкании на присоединении 2.

Применение цепи заземления ней-. трали иэ резистора 23, трансформатора тока 24 с ЭКТН 22 и ключа 25 с органом управления 26 обеспечивает устройству для защиты повьппение -селективности. Снабжение устройства цепью заземления нейтрали увеличивает ток замыкания на землю через поврежденное присоединение .и делает его более различимый по величине по сравнению с токами через.неповрежденные присоединения, что повышает точность выявления поврежденного присо-i единения. Кроме того, это дает возможность менее критично подходить к выбору параметров отдельных элементов устройства в отношении их идентичности„

Устройство приобретает свойство правильно функционировать в том случае, когда в работе находятся всего лишь два присоединения или когда ток поврежденного присоединения соизмерим с током неповрежденных присоединений.

Кроме того, обеспечивается селективность в режимах, характеризующихся малым емкостным током замыкания на землю, например прч наличии в сети минимального количества включенных в работу присоединений (что особенно часто наблюдается в сетях карьеров, разрезов и т.п.) при замы5 каниях через большое переходное сопротивление и др.

Использование данного устройства способствует повышению надежности электроснабжения потребителей и улучшению электробезопасности.

Предлагаемое устройство имеет простую схему, комплектуется из серийно выпускаемых и недорогих элементов, что позволяет создать надежную защиту от замыканий н- ..землю, не требующую в то же время больших затрат на ее обслуживание и настройКу