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

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ -С КОМ .ПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, основанное на наложении оперативного тока, содержащее электромагнитный делитель частоты, последовательно с контурной . обмоткой которого включен конденсатор , выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотноизбирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой после довательности защищаемых присоединений , к выходам которых подключены реагирующие органы, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его функ1щрнирования, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности,, настроенная в резонанс на промьшшенной частоте с упомянутым конденсатором. (Л 2. Устройство по п.1, о тли чающееся , тем, что в -качестве катушки индуктивности использов ,ан дроссель с воздушньм зазором.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„. Я0;„, 1 ящик

4(51)Н 0 Н 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3524220/24-07 (22) 23. 12.82 (46) 15.03.85. Бюл. В 10 (72) P.À. Вайнштейн и С.И. Головко (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.M. Кирова (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Чернобровов Н.В. Релейная защита. M. "Энергия", 1974, с, 247248.

2. Известия Томского политехнического института. Омск, 1964, т. 130, с . 65 72.

I (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

0Т ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С КОМ.ПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, основанное на наложении оперативного тока, содержащее электромагнитный делитель частоты, последовательно с контур:ной,обмоткой которого включен конденсатор, выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотноизбирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой после. довательности защищаемых присоединений, к выходам которых подключены реагирующие органы, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его функционирования, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности, настроенная в резонанс на промышленной частоте с упомянутым конденсатором.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в качестве катушки индуктивности использован дроссель с воздушным зазором.

1145401

Изобретение относится к релейной защите, а именно к защите от замыканий на.землю компенсированных сетей.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю компенсированных сетей УСЗ-2/2, реагирующее на сумму естественных высших гармоник тока нулевой последовательности )1) .

Основными недостатками устройства, ограничивающими его использование, являются возможность отказов или ложной работы, обусловленных тем, что состав .естественных высших гармоник и их величина зависят от 15 режима сети, числа линий и уровня напряжений, а также от вида нагрузки; наличие зоны нечувствительности, так как при замыкании вблизи нейтрали все составляющие тока нулевой 20 последовательности, в том числе и высшие гармоники, малы либо вообще отсутствуют.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст

25 ройство для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсированной нейтралью, основанное на наложении на сеть контрольного тока с частотой

25 Гц. Устройство содержит электромагнитный параметрический делитель частоты, катушку индуктивности, включенную последовательно с дугогасящим реактором, и местные частотноизбирательные органы, подключенные к 3S трансформаторам тока нулевой последовательности защищаемых присоединений и выполненные в виде электромагнитных параметрических усилителей, настроенных на частоту 25 Гц (21,40

Электромагнитный параметрический делитель частоты вырабатывает конт.рольное напряжение с частотой 25 Гц, под воздействием которого индуктивность, подключенной к нему катушки принудительно меняется с частотой

25 Гц. При наличии такой добавочной периодически меняющейся индуктивности ток дугогасящего реактора, протекающий при замыкании на землю, ока- Ю зывается промодулированным по амплитуде с частотой 25 Гц. Иодулированннй ток дугогасящего реактора протекает . только по линии, получившей замыкание на землю, и, следовательно, вызы-55 вает срабатывание того частотно-избирательного органа, который установлен на этой линии.

Наличие эоны нечувствительности объясняется тем, что при замыканиях вблизи нейтрали подвергаемый модуляции ток промьппленной частоты дугогасящего реактора мал либо вообще отсутствует. Соответственно мал либо вообще отсутствует контрольный ток. В связи с этим контрольный ток накладывается на сеть только тогда, когда по дугогасящему реактору протекает ток промышленной частоты. Недостатком такой защиты является то, что для достижения одинаковой чувствительности при замыкании любой из

l фаз к фильтру напряжений нулевой последовательности, питающему частотно.-избирательный орган, должно подводится напряжение защищаемой сети с обратным порядком чередования фаз, т.е. для реализации защиты необходим отдельный трехфазный трансформатор напряжения или отдельная группа из трех однофазных трансформаторов напряжения.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности его функционирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты от замыкания на землю в сети с компенсирован,ной нейтралью, основанное на наложении оперативного тока, содержащее электромагнитный параметрический делитель частоты, последовательно с контурной обмоткой которого включен конденсатор, выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотноизбирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой последовательности защищаемых присоединений, к выходам которых подключены реагирующие органы, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности, настроенная в резонанс

iHB промышленной частоте с упомянутым конденсатором.

При этом в качестве катушки индук- тивности использован дроссель с воздушным зазором.

Введение в цепь контурной обмотки делителя частоты дополнительной катушки индуктивности предотвращает срыв колебаний с частотой 25 Гц в делителе при протекании по его выходной обмотке тока дугогасящего реактора и, следовательно, делает возможным непосредственно наложение на сеть

401

3 1145 контрольного тока посредством включения выходной обмотки делителя часто- ты последовательно с дугогасящим реактором. Результатом такого включения делителя частоты является устранение зоны нечувствительности защиты.

Введение дополнительной катушки индуктивности, кроме того, уменьшает сопротивление делителя частоты на промьппленной частоте, т.е. уменьшает 10 влияние источника контрольного тока на режим компенсации.

Наименьшие габариты катушки индуктивноети при достаточно линейной зависимости тока от напряжения по3тучаются при использовании в качестве таковой дросселя с ферромагнитным сердечником, имеющим воздушный зазор.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема замещения 20 делителя частоты.

Устройство содержит ферромагнитный делитель 1 частоты, имеющий входную обмотку 2, подключенную к сети переменного тока, контурную обмотку 3 с подключенным последовательно к ней конденсатором 4 и дросселем 5; выходную обмотку делителя 6 частоты, подключенную к входу дугогасящего аппарата 7., выход которого подключен к нейтрали контролируемой сети; трансформаторы 8 тока нулевой последовательности, установленные на контролируемых присоединениях, и подключенные к их выходам частотно-избира35 тельные органы 9.

Устройство работает следующим. образом.

В нормальном режиме по присоединениям сети протекают небольшие по ,величине контрольные токи, обусловленные емкостями 10 присоединений по отношению к земле. Частотно-избирательные органы 9, подключенные к трансформаторам 8 тока, не срабатьт- 4> вают, так как они отстроены от конт- рольных токов нормального режима по амплитуде. При замыкании не землю в линии (точка K ) или в нейтрали оборудования, подключенного к линии (точка К ), контрольный ток в поврежденном присоединении увеличивается и вызывает срабатывание соответствующего частотно-избирательного органа.

В случае замыкания в точках сети, удаленных от нейтрали, по выходной обмотке делителя протекает ток промышленной частоты дугогасящего реактора, значительная часть которого

)при отсутствии дополнительной катуш-, ки 5 индуктивности замыкалась бы по ветви намагничивания делителя час. тоты и приводила бы к срыву колеба- ний с частотой 25 Гц, а следовательно, к отказу защиты. При наличии дополнительной катушки ток дугогасящего реактора практически не попадает в ветвь намагничивания делителя частоты, т.е. не влияет на процесс деления частоты, так как он шунтируется резонансной цепочкой, сос- тавленной из катушки 5 индуктивности и конденсатора 4, имеющей очень малое сопротивление на промышленной частоте.

Сказанное поясняется с помощью схемы замещения делителя частоты, показанной на фиг. 2. Делитель частоты относительно зажимов выходной обмотки может быть представлен как трансформатор, первичной обмоткой которой является выходная обмотка с сопротивлением 11, а вторичной— контурная обмотка с сопротивлением 12.

Ток дугогасящего реактора I разветвляется на составляющую I, замыкающуюся через сопротивление 13 ветви намагничивания, и составляющую I„. замыкающуюся по цепи контурной .обмотки. Чем меньше сопротивление в цепи контурной обмотки, тем меньше ток. l и, следовательно, тем меньше влияние тока 50 Гц на процесс деления частоты. При отсутствии дополнительной катушки 5 индуктивности сопротивление цепи контурной обмотки равно сопротивлению конденсатора

1 ,Х = 2 50 С, где С вЂ” его емкость, ! т.е. сопротивление 12 значительно. Сопротивлением 13 ввиду его малости можно пренебречь. Поэтому в ветвь намагничивания ответвляется значительная часть тока Ip. В таких усло виях срыв колебаний с частотой 25, Гц в делителе частотьгможет быть предотвращен лишь за счет существенного (в 15-20 раз} увеличения его электромагнитной мощности, т.е. веса и габаритов магнитопровода.

В предлагаемом устройстве ростигается значительное снижение веса и габаритов делителя частоты путем включения последовательно с контурной обмоткой дополнительной катушки

1145401

5 индуктивности с линейной вольтамперной характеристикои. Индуктивность: катушки выбирается такой, чтобы она вместе с конденсатором 4 образовала резонансную цепь на частоте 50 Гц, 5 т.е. чтобы выполнялось условие

2П 50 L 2 50 С rye L инду

1 тивность дополнительной катушки;

С вЂ .вышеуказанная емкость. В этом случае сопротивление на частоте

50 Гц последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности становится незначительным по сравне- . нию с сопротивлением ветви намагничивания делителя частоты. Вследствие этого намагничивающий ток ?н частотой

50 Гц становится незначительным и по существу не влияет на режим деления частоты, что позволяет выбирать 20 размеры магнитопровода делителя частоты только по условию обеспечения необходимой мощности на частоте

25 Гц, тем самым снижая вес магнитопровода в 15-20 раз.

Включение катушки индуктивности в цепь контурной обмотки обеспечивает достижение еще одного важнейшего требования к делителю частоты как ис- 30 точнику контрольного тока, а именно уменьшение его сопротивления на частоте 50 Гц со стороны выходной обмотки до.значений, в 100 и более раз меньших сопротивления дугогасящего реактора. Тем самым уменьшается влияние делителя частоты на режим компенсации, поскольку делитель час- тоты с дополнительной катушкой индук- тнвности относительно выходной обмот- ки на частоте 50 Гп закорочен.

Предлагаемое устройство по сравненю с базовым объектом 1 обеспечи. вает защиту, не имеющую зоны нечувствительности, так как она реагирует на искусственный контролируемый ток, вырабатываемый независимо от того, в каком месте произошло замыкание на землю; обладающую повышенной чувствительностью к переходному сопротивлению в месте замыкания, так как ток с частотой 25 Гц уменьшается переходным сопротивлением в значительно меньшей степени, чем высшие гармоники тока замыкания, на которьй реагирует базовое устройство.

Устранение зоны нечувствительности и повышенная чувствительность защиты к переходному сопротивлению позволяют быстро обнаружить и отключить присоединение с замыканием вблизи нейтрали и присоединение с за. мыканием через переходное сопротивление, чем предотвращается возможность появления двойного замыкания на землю, приводящего к значительному повреждению оборудования.

Поскольку предлагаемое устройство реагирует на искусственный контрольный ток, величина которого не зависит от емкостного тока сети, числа находящихся .в работе линий, уровня напряжений сети, вида нагрузки и т.д., то отпадает необходимость учета перечисленных факторов при установке защиты, а также исключается возможность ложной работы или отказов при изменении сети и ее режима.

1145401

Составитель Д. Чекарьков

Техред А.Ач Корректор А. Тяско Редактор И. Рыбченко

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

Заказ 1182/39 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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