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

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С И301МРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее соединенные последовательно датчик тока нулевой последовательности , усилитель переменного тока и фазочувствительный усилитель-выпрямитель , между выходом которого и выходом автотрансформатора, соединенного с выходом датчика напряжения нулевой последовательности, вкгаочен треугольник сопротивлений, одно плечо которого выполнено на первом диоде, другое - на включенных параллельно втором диоде и первом конд-енсаторе, между точкой соединения которых и средним вывoдo( автотрансформатора включен третий диод, зашунтированньи вторым конденсатором и резистором,представляющими собой третье плечо треугольника сопротивлений , а также исполнительиьй орган, Отличающееся тем, что,с .целью повышения селективности работы залщты,. оно снабжено соединел)1ыми последовательно транзисторным ключом и цепью задержки сигнала, подключенными последовательно с исполнительным органом и вновь введенному источнику питания, причем транзисторный ключ включен встречно-па л с раллельно первому диоду треугольника сопротивлений, плечо которого, выполненное .на втором диоде и первом конденсаторе, зашунтировано размыкающим контактом вновь введенного переключателя, замыкггющий контакт которого подключен параллельно цепи задержки сигнала. 2. Устройство по п.I, о т л и ч аю щ е е с я тем, что цепь задержки сигнала выполнена в виде моста, сос4 тоящего из трех резисторов и конденсо сатора, одна диагональ которого ключена к источнику пита1П{я через .указанный ключ и к последовательно соединенным исполнительному органу и двум транзисторам разной проводимости , управляющие электроды которых подключены к другой диагонали моста.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (I!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К, АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3657984/24-07

° (22) 22.07.83 (46) 23.02.85. Бюл. ¹ 7 (,72) ф.А.Айдаров, В.H.Савицкий и К.А.Гринь (71) Всесоюзный научно-исслед:вательский проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования и Государственный Na. кеевский ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 62! ° 316.925(088.8) (56 ) 1. Васильев И.Е., Шуцкий В.И.

Обобщение опыта применения защитных устройств в шахтных электросистемах напряжением выше 1000 В, И., 1968, с. 29, рис. 18.

2. Авторское свидетельство СССР № 817840, кл, Н 02 Н 3/16, !979. (54)(57) l.ÓÑTÐÎÉÑÒÂÎ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ

С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРА31Ь!О, содержащее соединенные последовательно датчик тока нулевой последовательности, усилитель переменного тока и фазочувствителвный усилитель-выпрямитель, между выходом которого и выхо.— дом автотрансформатора, соединенного с выходом датчика напряжения нулевой последовательности, вклю чен треугольник сопротивлений, одно плечо которого выполнено на первом диоде, другое — на включенных па4(51) Н 02 Н 3/16 Н 02 Н 3/38 раллельно втором диоде и первом конденсаторе, между точкой соединения которых и средним выводом автотрансформатора включен третий диод, зашунтированный вторым конденсатором и резистором, представляющими собой третье плечо треугольника сопротивлений, а также исполнительный орган, о т л и ч а ерее с я тем, что,с .целью повышения селективности работы защиты,. оно снабжено соединенными последовательно транзисторным ключом и цепью задержки сигнала, подключенными последовательно с исполнительным органом и вновь введенному источнику питания, причем транзисторный ключ включен встречно-параллельно первому диоду треугольника сопротивлений, плечо которого, выполненное на втором диоде и первом конденсаторе, зашунтировано размыкающим контактом вновь введенного переключателя, замыкающий контакт которого подключен параллельно цепи задержки сигнала.

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что цепь задержки сигнала выполнена в виде моста, состоящего из трех резисторов и конденсатора, одна диагональ которого подключена к источнику питания через .указанный ключ и к последовательно соединенным исполнительному органу и двум транзисторам разной проводимости, управляющие электроды которых подключены к другой диагонали моста.

1141494

Изобретение относится к электротехнике, в частности к одному из ее разделов — защите от однофаэных замыканий на землю.

Специфической особенностью электроснабжения потребителей горнодобывающих предприятий является большая разветвленность сетей со значительным количеством последовательно соединенных магистральных участ- 10 ков кабельной сети. По условиям безопасности требуется селектив-ное отключение участков gåòè с однофаэным повреждением на землю,однако наличие токоприемников первой 15 категории предъявляет повышенные требования по условиям надежности и селективности работы устройств защиты от однофазных замыканий на землю. 20

Известно устройство защиты от однофазных замыканий на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности и последовательно соединенные датчик тока нулевой 25 последовательности, усилитель переменного тока и фазочувствительный усилитель. За счет последовательного соединения устройства защиты с реле времени, выдержка которого увели- З0 чивается по мере удаления защищаемого отрезка сети от нагрузки, данное устройство обладает высокой степенью продольной селективности 311.

С

Однако зто устройство имеет невы- З сокую степень поперечной селективности н переходных режимах возникновения и устранения однофазных замыканий, в том,числе и перемежаю щихся дуговых,1(роме того, при возникновении перемежающихся дуговых замыканий фазы на землю возможны и отказы срабатывания, что недопустимо„ соединения которых и средним выводом автотрансформатора включен третий

Известно также устройство защиты от однофаэных замыканий, содержае-: щее последовательно соединенные датчик тока нулевой последователь-: ности, усилитель переменного тока, фазачувствительный усилитель-выпрямитель, между которым и датчиком .на пряжения нулевой последовательности включен треугольник сопротивле.— ний, одно из плеч которого образовано резистором и конденсатором, зашунтированным диодом, другое плечо образовано диодом, а третье — конденсатором, зашунтированным диодом, Благодаря тому, что фазочувствительный усилитель выполнен в виде усилителя-выпрямителя, а исполнительный орган подключен к указанному треугольнику сопротивлений поперечная селективность действия устройства достаточно высокая как при возник новении, так и при устранении различных видов однофазных замыканий на землю, в том числе и дуговых перемежающихся. Устойчиво устройство и при различных коммутационных переходных процессах в сети t 21.

Однако . при установке известных устройств защиты на последова тельно соединенных участках сети их селективность действия теряется,т.е. устройства не обладают продольной селективностью, Следовательно, такие устройства обладают ограниченными возможностями применения и,могут быть предназначены только для защиты радиальных (конечных) ответвлений сети и только в качестве 1-й ступени.

Цель изобретения — повышение селективности работы защиты от однбфазных замыканий, Поставленная цель достигается тем, что устройство для направленной защиты нулевой последовательности от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее соединенные последовательно датчик тока нулевой последовательности, усилитель переменного тока и фазочувствительный усилитель-выпрямитель,между выходом которого и выходом автотрансформатора, соединенного с выходом датчика напряжения нулевой последовательности, включен треугольник сопротив,пений, одно . плечо которого выполнено на первом диоде, другое — на включенных параллельно втором диоде и первом конденсаторе, между точкой диод1 зашунтированный вторым конденсатором и резистором, представляющими собой третье плечо треугольника сопротивлений, а также исполнительный орган, снабжено соединенными последовательно транзисторHbIM ключом и цепью задержки сигнала, подключенными последовательно с.исполнительным органом к вновь введенному источнику питания, 1141494!

25

30 причем транзисторный ключ включен . встречно-параллельно первому диоду треугольника сопротивлений, плечо которого, выполненное на втором диоде и первом конденсаторе, зашунтировано размыкающим контактом вновь введенного переключателя, замыкающий контакт которого подключен параллельно цепи задержки сигнала.

Цепь задержки сигнала выполнена в виде моста, состоящего из трех резис !оров и конденсатора„ одна диагональ которого. подключена к источнику питания через указанный ключ и к последовательно соеди.ненным исполнительному органу и двум транзисторам равной проводимости, управляющие электроды которых подключены к другой диагонали моста.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства °

Устройство состоит из последоватепьно соединенных датчика 1 тока нулевой последовательности (ДТНП), усилителя 2 переменного тока, фаэочувствительного усилителя-выпрямителя (ФЧУ) 3, между которым и датчиком 4 напряжения нулевой последовательности (ДННИ ) включен треугольник сопротивлений, одно плечо которого состоит из дио.да 5, другое плечо представляет собой диод 6, зашунтированный кон- З5 денсатором 7, а третье плечо содержит диод 8, зашунтированный конденсатором 9 и двумя последовательно соединенными резисторами 10 и

11, Встречно-параллельно диоду 5 40 включен ключ 12, собранный на транзисторе. Коллектор указанного .транзистора нагружен двумя последовательно соединенными транзисторами 13 и

14 и реле 15 Эмиттер-коллекторные 45 переходы транзисторов 13 и 14 шунтируются замыкающим контактом переключателя 16, размыкающий конГ такт которого шунтирует плечо треугольника сопротивлений, содержа- 50 щее диод 6 и конденсатор 7, Базы транзисторов 13 и 14 подключены к диагонали моста собранного из конденсатора 17 и резисторов 18-20, Ключ 12 и реле 15 запитаны от:ис- . M точника 21 постоянного напряжения, Устройство работает следующим образом.

Ири отсутствии в сети однофаэных замыканий на землю на выходе ДТНП 1 и ДННИ 4 сигналы отсутствуют, вследствие чего отсутствует сигнал на выходе ФЧУ 3, Ключ 12 при этом закрыт, закрыты транзисторы 13 и 14, а реле IS обесточено, При возникновении в сети одно. фаэного замыкания на землю с выхода ДТНП и ДННИ 4 поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности, В устройстве защиты, установленном в поврежденном ответвлении сети;"преобразованный и усиленный сигнал с ДТНП 1 совпадает по фазе с сигналом, поступающим с ДИНП 4, а в устройствах защиты, установленных в неповрежденных ответвлениях сети, находится в противофазе (при условно принятых направлениях ).

В первом случае выходной сигнал с

@ЧУ 3 заряжает конденсатор 9 и открывает ключ 12. Реле 15 при этом находится в обесточенном состоянии до тех пор, пока не откроются транзисторы 13 и 14, запертые обратным напряжением диагонали моста, приложенным к базам указанных транзисторов. После открывания ключа 12 начинает заряжаться конденсатор 17, напряжение на котором сравнивается с опорным напряжением на резисторе 18, Ири достижении напряжения заряда конденсатора 17 величины, большей падения напряжения на резисторе 18, транзисторы 13 и 14 открываются, реле 15 срабатывает и выдает сигнал об однофаэном повреждении в сети. Время срабатывания устройства защиты выбирается соотношением величин параметров конденсатора 17 и резистора 20 и принимается равным суммарному времени срабатывания устройства защиты и коммутационного аппа » рата, установленных на (п-1)-Й ступени последовательно соединенных участков сети, В то же время во втором случае, когда устройства защиты установлены в неповрежденных ответвлени>.х сети при замкнутом ключе 16, сигнал с выхода @ЧУ 3 заряжает конденсатор 7 и открывает диод 5. запирая тем самым ключ 12. Таким образом, осуществляется блокирование .исполнитель юго органа на время существования переходных процессов в режиме устранения

114 1494

В случае установки устройств защиты на конечном ответвлении сети (1-я ступень ) переключатель 16 переводится в положение, при кото3S однофазного замыкания на землю в поврежденном ответвлении. Однако в случае повторного возникновения однофаэного замыкания на землю в последующий момент после устранения предыду- 5 щего замыкания в другом ответвлении сети может нарушиться продольная се; лективность срабатывания устройств защиты из-за наличия времени блоки рования исполнительного органа.

Для исключения этого режима предусмотрен размыкающий контакт переключателя 16, который шунтирует конденсатор 7 и таким образом исключает вццержку времени на блокирование и селективность срабатывания определяется только выбором параметров резистора 20 и конденсатора 17.Замыкающий контакт переключателя 16 при этом разомкнут. Несепективн ах сра- 20 батываний устройств защиты, установленных в неповрежденных ответвлениях, не произойдет, так как выдержка времени срабатывания исполнительного органа при помощи мосто- 25 вой схемы выбирается большей времени существования переходных процессов, связанных с устранением однофазного замыкания в сети и способных вызвать неселекгивные..срабатыва- 3р ния защит.

1 ром один контакт замыкается и шунтирует транзисторы 13 и !4, а другой— размыкается, Схема при этом переводится в режим работы, когда цепь задержки сигнала выводится из работы, за счет чего достигается и поперечная селективность. При этом при повреждении на конечных отрезках сети выдержка времени срабатывания исполнительного органа становится равной нулю. Блокировка срабатывания исполнительного органа на неповрежденных присоединениях сети осуществляется за счет разрядного тока конденсатора 7 путем закрытия ключа 12.

Кроме того, такая взаимосвязь элемечтов схемы позволяет получить плавную регулировку времени срабатывания защиты с выбором минимальных уставок срабатывания по времени, Так, при собственном времени срабатывания защиты, составляющем 30 мс, и времени срабатывания выключателя до 100 мс можно применять ступени выдержки времени 0,100-0,150 с в отличие от 0,5-0,7 с, имеющих место в известных технических решениях,.

Это позволяет увеличить количество ступеней защиты продольных линий в распределительных сетях с двух до пяти-шести. Повышается уровень электробезопасности за счет сокращения продолжительности существования аварии, что выгодно отличает изобретение от известных устройств аналогичного назначения °

1141494

Составитель Л,Васькова

Техред О.Ващишина Корректор М.Леонтюк

Редактор Н,Яцола

Филиал ППП "Патент",г, Ужгород, ул, Проектная,4

Заказ 503/4 1 Тираж 620 Подписное

ИНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5