Устройство для защиты линии в сети с компенсированной нейтралью от однофазного замыкания на землю

 

1. УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ В СЕТИ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМШО, содержащее для каждой линии чувствительный элемент тока, связанный с исполнительным органом, а также коммутирующ1п г блок, соединенный последовательно с компенсирующим дросселем, вход которого соединен с выходом блока управления тиристорами, управляемого от источника напряжения нулевой последовательности, о т л ичагощееся тем, что, с целью повышения селективности действия защиты, оно дополнительно содерясит для каддой линии элемент совпадения, включенный между чувствительным элементом тока, выполненным с зависимой токовременной характеристикой срабатывания, и исполнительным органом , и общий пусковой программный орган, управляемый от источника напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к вторым § входам элементов совпадения всех линий, а также блок задания acим ;eтрии управляющих импульсов, один вход которого соединен с выходом регулятора настройки компенсации, второй с выходом упомянутого общего пускового программного органа, а два его разполярпых выхода подключены к соответствующим разнополярным входам tvd блока управления тиристорами, управСО ляющий вход которого соединен с а со выходом регулятора настройки компенсации .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК аа mI

3(58 02 Fl 3 17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3597309/24-07 (22) 26.05.83 (46) 15.12.84. Бюл. N - 46 (72) M.Ë.Càïóíêoâ и И.P.Àáäóëëèí (71) Пермский политехнический институт (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Федосеев А.M.Ðåëåéíàÿ защита электрических систем. M., "Энергия", 1976, с. 355-367.

2. Чернобровов Н.В. Релейная защита. M., "Энергия", 1974, с. 245.

3. Авторское свидетельство СССР

В 123232, кл. Н 02 Н 3/16, 1959.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 445959, кл. Н 02 Н 3/ 16, 1974.

5. Авторское свидетельство СССР

В 540324, кл. Н 02 Н 3/16, 1975. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ЛИНИИ В СЕТИ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ

FIEATPAJISIO ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ

HA 3EMJI1O содержащее для каждой линии чувствительный элемент тока, связанный с исполнительным органом, а также коммутирующий блок, соединенный последовательно с компенсирующим дросселем, вход которого соединен с выходом блока управления тиристорами, управляемого от источника напряжения нулевой последоватЕльности, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности действия защиты, оно дополнительно содержит для каждой линии элемент совпадения, включенный между чувствительным элементом тока, выполненным- с зависимой токовременной характеристикой срабатывания, и исполнительным органом, и общий пусковой программный орган, управляемый от источника напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к вторым входам элементов совпадения всех линий, а также блок задания асимметрии управляющих импульсов, один вход которого соединен с выходом регулятора настройки компенсации, второй— с выходом упомянутого общего пускового грограммного органа, а два его разполярных выхода подключены к соответствующим разнополярным входам блока управления тиристорами, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора настройки компенсации.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок задания асимметрии управляющих импульсов выполнен на усилителе с передаточным . коэффициентом меньше единицы, к выходу которого подключен первый элемент совпадения, и на инверторе, к выходу которого подключен второй элемент совпадения, вторые входы указанных элементов совпадения подключены к выходу общего пускового орга- . на, входы указанных усилителя и инвертора подключены к выходу регулятора настройки компенсации, а выходы элементов совпадения соединены с входами блока управления тиристорами.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что общий пуско1129690 вой программный орган выполнен в виде последовательно соединенных синхронного двигателя, редуктора и кулачкового контакта, выход последнего служит выходом общего пускового программного органа.

4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управ.ления тиристорами вь.полнен в виде двух формирователей управляющих импульсов и генератора опорного напряжения, при этом первые входы указанных формирователей подключены к выходу генератора опорного напряжения, вторые входы подключены к разнополярным выходам блока задания асимметрии, а третьи входы — к выходу регулятора настройки компенсации „

Изобретение относится к электротехнике„а именно к устройствам защиты от одиофазных замыканий на землю в электрических сетях с компенсированной нейтралью. 5

Известны для компенсированных сетей устройства защиты, содержащие чувствительный, элемент и исполнительный орган, работа которых основана на контроле различных параметров как переходного, так и установившегося режимов замыкания t",j.

К основным недостаткам этих устройств относятся возможность неселек тивного отключения поврежденного 15 участка, сложность. а также зависимость работы от степени расстойки компенсации.

Известны устройства защиты компенсированных сетей, содержащие генера- 20 тор наложенного тока непромышлениой частоты„ чувствительный элемент н ( исполнительный орган L2 z и 3 ., a также устройства, содержащие дополни- тельную обмотку другогасящего реак- 25 тора, чувствительный элемент и исполнительный орган $4 j, Недостатком этих устройств является необходимость дополнительного специального источника и вспомога- gQ тельной обмотки реактора. Кроме того, устройства обладают низкой иадежиостью работы вследствие зависимосоперативного тока от емкости сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты от однофазных замыканий иа землю и компенсированной. сети, содержащее для каждой контролируемой линии чувствительный элемент тока, связанный с исполнительным органом, коммутирующии блок и блок управления тиристором и основанный на наложении иа контролируемую сеть оперативного тока, содержащего гармоническую составляющую непромышленной частоты (5).

Недостатками известного устройства являются неселективиость действия, возможность ложных отключений при переходных процессах в сети, а также необходимость применения дополнительной обмотки реактора для получения оперативног,.: тока.

Целью изобретения является повышение селекгивности действия защиты.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство для защиты линии в сети с компенсированной нейтралью от однофазиого замыкания иа земпю, содержащее для каждой линии чувствительный элемент тока, связанный с исполнительным органом, а также ком3 11296 мутирующий блок, соединенный последо-" вательно с компенсирующим дросселем, вход которого соединен с выходом блока управления тиристорами, управ.". ляемого от источника напряжения нулевой последовательности, дополнительно содержит для каждой линии элемент совпадения, включенный между чувствительным элементом тока, выполненным с зависимой токовременной 1р характеристикой срабатывания, и исполнительным органом, и общий пусковой программный орган; управляемый от источника напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к вторым входам элементов совпадения всех линий, а также блок задания асимметрии управляющих импульсов, один вход которого соединей с выходом регулятора настройки 2б компенсации, второй — е выходом упомянутого общего пускового программного органа, а два ere разнсполярных выхода подключены к соответстI вующим раэнополярным входам блока управления тиристорами, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора настройки компенсации.

При этом блок задания асимметрии управляющих импульсов выполнен на усилителе с передаточным коэффициен- том меньше единицы, к выходу которого подключен первый элемент совгадения, и на инверторе, к выходу которого подключен второй элемент 35 совпадения, вторые входы указанных элементов .совпадения подключены к выходу общего пускового органа, входы указанных усилителя и инвертора подключены к выходу регулятора на- 40 стройки компенсации„ а выходы элементов совпадения соединены с входами блока. управления тиристорами.

Общий пусковой программный орган выполнен в виде последовательно соединенных синхронного двигателя, ре- . дуктора и кулачкового контакта, выход последнего служит выходом общего пускового программного органа.

Кроме того, блок управления тирис-5О торами выполнен в виде двух формирователей управляюпртх импульсов и генератора опорного напряжения, при этом первые входы указанных формирователей подключены к выходу генерато-55 ра опорного напряжения, вторые входы подключены к разнопопярным выходам блока задания асимметрии, а

90 третьи входы — к выходу регулятора настройки компенсации.

На фиг ° 1 приведена схема защиты компенсированной сети с применением предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 — кривые, поясняющие работу устройства.

Схема содержит (фиг.1) контролируемую линию 1, чувствительный элемент 2 тока, схему совпадения 3, исполнительпый орган 4, общий пусковой программный орган 5, содержащий синхронный двигатель 6, редуктор 7 и кулачковый контакт Ь, компенсирующий дроссель 9, коммутирующий блок

10„ имеющий встречно-параллельно соединенные тиристоры, регулятор 11 настройки компенсации. Регулятор 11 состоит из генератора 12 тока повышенной частоты, усилителя постоянного тока 13, а также формирователя 14 управляющих импульсов, содержащего формирователи управляющих импульсов

15, 16 по полупериодам, и генератора

17 опорного напряжения.

На входы формирователей 15, 16 подаются сигнал управления, пропорциональный емкости сети U = f(Ñ)

У Э опорное напряжение с генератора 17, а также дополнительные сигналы управления +Ж с выхсда блока 18 задания асимметрии управляющих импульсов.

Блок 18 содержит усилитель 19 с передаточным коэффициентом меньше единицы, инвертор 20 и элементы совпадения 21, 22.

На каждой контролируемой линии один вход элемента совпадения 3 подключен на выходе чувствительного элемента тока 2, а второй ее вход связан с выходом пускового органа 5.

Пусковой орган вырабатывает сигнал постоянной величины и заданной длительности.

Устройство работает следующим образом.

При возникнове йи однофазного замыкания на землю появляетсл напряжение нулевой последовательности U0, которое подаетсч на генератор 17 опорного напряжения. Последний вырабатывает пилообразное напряжение Uon, синхронизированное с и подает.его на схемы 15, 16 формирования управляющих импульсов. Одновременно с этим генератор 12 и усилитель 13, включенные между сетью, и землей, контролируя величину ем1129690 кости С сети, формируют управляющий сигнал U =- г(С), поступающий на вход формирователей 15 и 16. В результате сравнения сигнала U u вырабатываются управляющие импульсы.

Импульсы поступают на управляющие электроды тиристоров блока 10, регулируя эквивалентную индуктивную проводимость дросселя 9 в резонанс с емкостью сети. При этом тиристоры в блоке 10 открываются симметрично с углами управления с и 180 + о .

Ток дросселя в течение полупериода одинаков, т.е. „ =, постоянная составляющая тока. дросселя отсутствует, т.е. 1 = 0 (фиг.2). Через чувствительные элементы всех контролируемых линий при этом протекает переменный ток. На неповрежденных присоединениях ток равен собственно- 20 му емкостному току, а на поврежденном — разности между суммарным током неповрежденных линий и током дросселя.

При изменении емкости сети относительно земли изменяется и сигнал что приводит к увеличению или уменьшению угла Ы.. Таким образом, осуществляется работа сети в режиме компенсации, Одновременно с поступлением напряжения 0 на блок 17 оно подается на вход пускового органа 5. В пусковом органе 5 под воз,цействием вступают в работу синхронный двигатель 6, который через редуктор 7 приводит в действие кулачковый контак г

8, с помощью которого и формируется сигнал 0 (фиг.3) . Программой пускового органа 5 является формирование . о сигнала Оп длительностью несколько периодов промышленной частоты, задаваемой положением контакта 8. Сигнал (!д с пускового органа 5 поступает на элементы 3 совпадения и на блок

18 задания асимметрии управляющих импульсов. Блок 18 выполнен на базе усилителя 19 с передаточным коэффициентом меньше единицы, вырабатывающего сигнал + Л0 = Г (С,), и инвертора 20, формирующего приращение

-й0 = Ы (U„) . Сигналом на запуск блока

18 является напряжение Цп, так как на первые входы элементов 21, 22 совпадения подаются сигналы с-. схем

19, 20, и лишь при появлении на их вторых входах 0д на лхал блока 14 формирования управляющих импульсов поступают приращения сигналов + ЛО, и — dU

У

Приращения сигналов + 4 U задаются в зависимости от величины сигнала чтобы обеспечить необходимую асимметрию управляющих импульсов и углов управления тиристорами соответственно на величину + да(. При этом ток дросселя по полупериодам неодинаков, j„ )1 (фиг.2), поэтому в нем содержится постоянная составляющая у ) 0 определенного направления сР в течение заданного времени, равного длительности пускового импульса (фиг.3) . В устройстве защиты . ср используется в качестве оперативного тока для определения поврежденной линии. Это возможно потому, что в сети ток дросселя протекает через место замыкания на землю, следовательно, на постоянную составляющую этого тока реагирует чувствительный элемент только поврежденной линии.

Выходной сигнал чувствительного элемента 2 поврежденной линии пропорционален- току Эс, Он имеет определенное направление и заданную

j - ";òåëüíîñòü, равную глительности пускового сигнала 0„ . В схеме совпадения 3 производится сравнение этих сигналов. Если сигнал с выхода элемента тока 2 имеет заданное направление и совпадает во времени с сигналом Uä, то схема 3 срабатывает и передает сигнал на исполнительный орган 4, которнй фиксирует наличие повреждения.

Контроль совпадения сигналов во времени в предложенном устройстве обеспечивает повышение селективности действия защиты, так как позволяет отстроиться от возможных в сети бросков тока нулевой последовательности. В предложенном устройстве совпадение сигналов во времени может быть только на поврежденной линии. Применение в устройсгве защиты пускового программного органа позволяет ограничить время наложения на сеть оперативного тока, что

I пр едотвр аща е.т ложные с раба тыва ния зашиты в сегях с несимметрично ослабленной изоляцией, Это также дает возможность кратковременно увеличить оперативный ток, но уменьшить эффективный ток в ме= òå замыкания„ что способствует повьппению чувствитель1129690

Qy+ DNA

0у

Фиа2 Фаад

ВНИИПИ Заказ 9461/43 Тираж 613 Подписное

Филиал ППП "Патаит", r.Óëèîðîä, ул.Проектная, 4 ности и точности определения повреж-, денной линии.

Практическое использование предложенного устройства в компенсированных сетях благодаря повышенной селективности действия защиты исключает ложные .срабатывания за иты, неоправданные перерывы в электроснабжении и ущерб от них, повышает надежность и электробезопасность этих сетей.