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

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИТЫ ОТ ОБРЫВА И ЗАШКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ по авт. св. СССР 1101950, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения обрьша провода с последующим замыканием на землю, в устройство дополнительно -T:y : L;;jiS i введены два реле времени, элемент ЗАДЕРЖКА, элемент ЗАПРЕТ, элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, четвертый логический элемент И, третий исполнительный орган, сигнализирующий об обрыве провода с последующим замыканием на земпю, объединенные выходы первого и второго реле времени включены на выход логического элемента, реализующего операгщю неравнозначности , выход первого реле времени подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА,. выход элемента ЗАДЕРЖКА подключен к разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, вьгход второго реле времени подключен к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ, S выход которого через элемент ОГРАНИ (Л ЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен ко второму входу четвертого логического элемента И, выход, которого подключен к входу третьего исполнительного органа, сигнализирующего об обрьюе провода с последующим замыканием на землю.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19! SU

4У1) Н 02 Н 3 б Н 02 Н 5 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1101950 (21) 3482648/24-07 (22) 23.08.82 (46) 15 03 85. Бюл. В 10 (72) P .Ø. Ñàãóòäèíîâ, И.Г. Беляков, В.И.Сукманов и В.A.Ãðèãîðüåâà (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт инженеров сельскохозяиственного производства нм. В.П.Горячкина (53) 621.3 16 925 (088.8) (5б) 1.Авторское свидетельство СССР

И 1101950, кл. Н 02 Н 3/16, 1982, (54) (5?) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ОБРЫВА И ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМПИ В СЕТИ

С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙХРАЛЬЮ по авт. св. СССР - 1101950, о т л и ч а ю— ц е е с я тем, что, с цепью расширения функциональных воэможностей устройства путем определения обрыва провода с последующим замыканием на землю, в устройство дополнительно введены два реле времени, элемент

ЗАДЕРЖКА, элемент ЗАПРЕТ, элемент

ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, четвертый логический элемент И, третий исполнительный орган, сигнализирующий об обрыве провода с поспедующим замыканием на землю, обьединенные выходы первого и второго реле времени включены на выход логического элемента, реализующего операцию неравнозначности, выход первого реле времени подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА, выход элемента ЗАДЕРЖКА подключен к разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, выход второго реле времени подключен к запрещанщему входу элемента ЗАПРЕТ,— выход которого через элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен ко второму входу четвертого логического элемента И, выход, которого подключен к входу третьего исполнительного органа, сигнализирующего об обрыве провода с последующим замыканием на землю.

1145400

Изобретение относится к технике релейной защиты и противоаварийной автоматики, предназначенной для защиты от обрыва и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью. 5

По основному авт. св. Р 1101950 известно устройство для защиты от обрыва и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключенные к каждой из фаз сети три пре- 30 образователя переменного напряжения в постоянное, выходы которых подключены к первым входам соответствующих логических элементов И, к вторым вхо. дам которых подключены выходы упомянутых преобразователей опережающих фаз, а третьи входы логических элементов И соединены с выходом блока выдержки времени, три входа которого подключены к выходам упомянутых преобразователей, выходы логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу исполнительного органа, сигнализирующего о наличии замыкания на землю в сети, второй исполнительный орган, сигнализирукнций о наличии обрыва в сети, три логических элемента ИЛИ-НЕ, логический элемент, реализующий функцию нецавнозначности,выходы каждого из преобразователей переменного напряжения в постоянное подключены к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ одноименных фаз и вторым входам логических элементов ИЛИ-HF. опережаю35 щих фаз, выходы логических элементов

ИЛИ-НЕ подключены к трем входам логического элемента, реализующего функцию неравнозначности, выход

40 которого подключен к входу второго исполнительного органа, сигнализирующего о наличии обрыва в сети (1) .

Однофазное замыкание на землю не представляет большой опасности 45 при пробое изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью на трансформаторных подстанциях, при пробое линейного изолятора на железобетонной опоре, т.е. однофазное за- 50

4 мыкание на землю допустимо при наличии незначительного переходного сопротивления в месте замыкания. При больших значениях переходного сопротивления, особенно когда оно изменя- 55 ется, возможно появление дугового замыкания, что особенно опасно на линиях электропередачи, проходящих через сельскохозяйственные угодья, торфяники, лесные массивы, так как при этом возможно возникновение пожа ра. Кроме опасности возникновения пожара оборванный провод представляет повышенную опасность для людей и животных.

Неустойчивое значение переходного сопротивления и, как правило, появление дуги возможны лишь при обрыве провода воздушной линии с последующим замыканием оборванного провода на землю.

Недостатком известного устройства является то, что оно не может выделить вид повреждения, характеризующийся обрывом провода с последующим замыканием его на землю.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем выделения повреждения, связанного с обрывом фазного провода и последующим замыканием его на землю.

Для достижения укаэанной цели в устройство для защиты от обрыва и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью дополнительно введены два реле времени, элемент

ЗАДЕРЖКА, элемент ЗАПРЕТ, элемент

ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, четвертый логический элемент И, третий исполнительный орган, сигналнзирующий об обрыве провода с последующим замыканием на землю, причем объединенные выходы первого и второго реле времени включены на выход логического элемента, реализукнцего операцию неравнозначности, выход первого реле времени подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА, выход элемента ЗАДЕРЖКА подключен к разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, выход второго реле времени подключен к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого через элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен ко второму входу четвертого логического элемента И,выход которого подключен к входу третьего исполнительного органа, сигнализирующего об обрыве провода с последующим замыканием на землю.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит преобразователи 1-3 переменного на1145400 пряжения в постоянное, логические элементы И 4-6, логические элементы

ИЛИ-НЕ 7-9, блок 10 выдегжки времени, логический элемент ИЛИ 11, логический элемент 12 реализующий функцию нерав- 5 нозначности, исполнительные органы

13 и 14, два реле 15 и 16 времени, элемент 17 ЗАДЕРЖКА, элемент 18

;ЗАПРЕТ, элемент 19 ОГРАНИЧЕННАЯ ПА МЯТЬ подключен к второму входу логи- 10 ческого элемента И 20, выход которого подключен к входу исполнительного органа 21.

Устройство работает следующим образом.

На входы преобразователей 1, 2 и 3 переменного напряжения в постоянное подается напряжение фаз сети относительно земли Цд, Ugj Н . Преобразователи 1, 2 и 3 имеют уставку по напряжению 1, 1-1,? Ц . Если какоелибо из напряжений меньше напряжения уставки, то выходной сигнал соответствующего преобразователя равен нулю,25 а при превышении уставки — логической единице. Таким образом, выбранные уставки обеспечивают изменение выходного сигнала преобразователей

l напряжения при возникновении в сети 30

1 однофазного замыкания на землю и при обрыве в сети. Для отстройки от апериодической составляющей тока замыкания на землю используется блок 10 выдержки времени, который обеспечи вает задержку сигнала на 0,2-0,5 с, что необходимо для прекращения переходного режима.

В нормальном режиме работы сети 40 устройство не срабатывает. Напряжения фаз симметричны и не превышают

Ц,выходные сигналы преобразователей t-3 переменного напряжения в постоянное равны нулю, на входы логи- 45 ческих элементов И 4-6 и ИЛИ-НЕ 7-9 поступают сигналы, равные нулю, на выходах логических элементов И 4-6 сигналы равны нулю, на выходе логического элемента ИЛИ 11 сигнал ра- 50 вен нулю, и первый исполнительный орган 13 не срабатывает. Поскольку три сигнала, поступающие на входы логического элемента 12,реализующего операцию неравнозначности, равны 55 единице, то. сигнал на выходе последнего равен нулю и второй исполнительный орган 14 не срабатывает.

Известно, что в воздушних электрических сетях с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю напряжение поврежденной фазы уменьшается (до нуля), а напряжения двух других фаз увеличиваются (до - Г3

Н, ).

При обрыве одного из проводов междуфазные напряжения изменяются следующим образом. Напряжение на фазе, емкость которой уменьшается в результате отключения, увеличивается (и может составить 1,5 U<), напряжения двух других фаз уменьшаются одинаково (до минимального значения, равного 0,87 Б,р).

Выходные сигналы преобразователей

1,2 и 3 подаются на первые входы логических элементов И 4,5 и 6 и ИЛИ-HE

7,8 и 9 одноименных фаз и на вторые входы логических элементов И 4,.5 и 6 и ИЛИ-НЕ 7,8 и 9 опережающих фаз.

Входы элементов И 4,5 и 6 соединены с тремя входами логического элемента ИЛИ 11, выходной сигнал которого равен логической единице при однофазном замыкании на землю. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 7,8 и 9 соединены с тремя входами логического элемента 12 реализующего операцию неравнозначности, выходной сигнал которого равен логической единице при обрыве в сети. В нормальном режиме выходные сигналы преобразователей 1-3 равны нулю, устройство не срабатывает.

При однофазном замыкании на землю

У например, фазы В выходной сигнал преобразователя 1, равный нулю (напряжеййе поврежденной фазы A относительно земли уменьшается и меньше U ) подается- на первые входы логических .элементов И 6 и ИЛИ-НЕ 9 фазы С..

Выходные сигналы преобразователей

2 и 3 фаз В, C равны логической единице (напряжения фаз 8, С относительно земли увеличиваются) .

Выходной сигнал логической единицы с преобразователя ? фазы 6 подается на первые входы логических элементов И 5 и ИЛИ-НЕ 8 и на вторые входы логических элементов И 4 и

ИЛИ-НЕ 7 опережающей фазы Й . Выходной сигнал логической единицы с преобразователя 3 фазы С подается на первые входы логических элементов

И 5 и ИЛИ-НЕ 8 опережающей фазы Ь

Выходные сигналы логических элементов ИЛИ-НЕ 7, 8 и 9 и логических

1145400 элементов И 4 и 6 равны нулю, выходной сигнал логического элемента И 5 равен единице.

Таким образом, поступающие на три входа логического элемента 12, реали- 5 зующего операционную неравнозначность, сигналы с элементов ИЛИ-HF. 7, 8 и 9 равны нулю, и подключенный к нему исполнительный орган 13, сигнализирующий об обрыве в сети, не работает. На логический элемент ИЛИ 11 с логического элемента И 5 поступает сигнал, равный единице, два других сигнала — с логических элементов И

4 и 6 - раны нулю. Выходной сигнал логического элемента ИЛИ 11 становится равным единице, что сигнализирует о наличии в сети замыкания на землю — срабатывает исполнительный орган 13 20

При обрыве в сети, например, фазы 4 выходной сигнал преобразователя 1, равный единице {напряжение поврежденной фазы относительно земли увеличивается и больше 11<), подается 2 ч

5 на первые входы логических элементов

;И б и ИЛИ-НЕ 9 фазы С . Выходные сиг-. налы преобразователей 2 и 3 фаз 8, С, равные нулю (напряжения фаз В

С относительно земли уменьшаются), З0 подаются на первые входы логических элементов И 5,6 и ИЛИ-HF. 8,9 своих фаз соответственно и на вторые входы логических элементов И 4,5 и

ИЛИ-НЕ 7,8 опережающих фаз A и Ь со- З ответственно. Выходные сигналы логических элементов И 4,5 и 6 и логических элементов ИЛИ-НЕ 7 и 9 равны нулю, выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 8 равен единице. 4О

Поступающие на три входа логического элемента ИЛИ 11 сигналы с логических элементов И 4,5 и 6 равны нулю. Выходной сигнал логического

45 ,элемента ИЛИ 11 равен нулю, исполнительный орган 13, сигнализирующий о наличии однофазного замыкания на землю в сети, .не работает. На один из входов логического элемента ИЛИНЕ 8 поступает сигнал, равный логической единице. Сигналы с логических элементов ИЛИ-HE 7 и 9 равны нулю, поэтому выходной сигнал логического элемента 12,реализующего операцию неравнозначности равен единице, что сигнализирует о наличии обрыва в сети — срабатывает исполнительный орган 14.

При обрыве одного из фазных проводов сети с последующим замыканием на землю на входы логического элемента И 20 поступают два сигнала: с выхода логического элемента ИЛИ 11 и с выхода логического элемента 12, реализующего функцию неравнозначности. Сигнал с выхода логического элемента 12, реализующего функцию неравнозначности, поступает на входы первого и второго реле времени 15 и 16, которые имеют разные вьдержки времени (t 1 и tZ 1 t1 ) ° Hepaoe реле времени имеет вьдержку времени t<, второе реле времени — t . Сигнал продолжительностью менее t < через реле времени не проходит, чем обеспечивается отстройка от срабатывания исполнительного органа 21 при кратковременных коммутациях, вьделение обрыва с последующим замыканием на землю. Если продолжительность сигнала от й1.до t.,,то сигнал проходит через реле времени 15 на элемент 17 ЗАДЕРЖКА, где задерживается на время pt, благодаря чему при обрыве в линии без последующего замыкания на землю исполнительный îðган 21 не срабатывает, так как сигнал с выхода логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, по продолжительности длиннее, чем t, при этом на запрещающий вход элемента 18 ЗАПРЕТ с вь|хода второго реле времени 16 подается запрещающий сигнал и на элемент f9 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ сигнал не проходит. Пределы продолжительности вьделйемого сигнала t, и t определяются высотой подвеса провода в пролете и длиной пролета.

Если сигнал, поступающий на реле времени д ит льностью от е4 до ея э то на запрещающем входе элемента 18

ЗАПРЕТ сигнала нет и через элемент

18 ЗАПРЕТ сигнал об обрыве провода проходит на элемент t9 ОГРАНИЧЕННАЯ

ПАМЯТЬ, где сохраняется некоторое время. С выхода элемента 19 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ сигнал поступает на второй вход четвертого логического элемента И 20, на первый вход которого подается сигнал о наличии замыкания на землю с выхода логического элемента ИЛИ 11. Как только появится сигнал на первом входе четвертого логического элемента И 20 при наличии сигнала на втором его входе с выхода

1145400

Составитель Л.Васькова

Редактор И.Рыбченко Техред А.Ач Корректор О.Луговая

Заказ 1182/39 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

В

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 логического элемента И 20 сигнал проходит на вход третьего исполнительного органа 21, сигнализирующего о наличии обрыва с последующим замыканием на землю. Третий исполнитель- 5 ный орган 21 может быть подключен к органу отключения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет выделить повреждение вида: обрыв провода с последующим замыканием на землю.

В воздушных электрических сетях сельскохозяйственного назначения напряжением 10 кВ 807. всех видов 15 повреждений приходится на замыкания на землю. По ПТЭ при эксплуатации воздушных линий с изолированной нейтралью разрешается работать в режиме замыкания на землю в течение времени, необходимого для отыскания места повреждения. В летний период при возникновении замыкания на землю на линии производят отключение — "землю не держат" — во избежание пожаров (до отыскания и устранения повреждения). Недоотпуск электроэнергии при этом увеличивается.

С помощью предлагаемого устройства можно распознать вид повреждения, отличить "землю™ от обрыва провода с последующим замыканием на землю, Таким образом, число отключений можно сократить и тем самым сократить затраты на отыскание места повреждения °