Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, .содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и к входу инвертора, выход кбторого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого и второй вход первого сутлматора подключены к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности , а выходы обоих сумматоров связаны соответственно с входами двухполупериодных вьшрямителей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, выход которого соединен с исполнительным органом, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе в переходном режиме замыкания на землю, в него введены два дополнительных сумматора и две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных интегратора и масштабирующего усилителя, при этом первая цепочка включена между выходом первого сумматора и первым входом вновь введенного первого дополнительного (Л сумматора, к второму входу которогй подключен выход первого сумматора, а вторая цепочка включена между выходом второго сумматора и первым входом вновь введенного второго дополнительного сумматора, к второму входу которого подключен выход второго сумматора, а выходы обоих дополнительных сумматоров подключены X к входам двз полупериодных вьтрямителей , причем коэффициент усиления масштабирующих усилителей выбран равным отношению показателя апериодических составляющих к коэффициенту усиления интеграторов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (l l) (><)4 Н 02 Н 3 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3719680/24-07 (22) 04.04,84 (46) 23.09.85. Бюл. 02 35 (72) Е.Ф. Цапенко, Д.М. Чекарьков, Я.Б. Дубошинский и С.С. Павлов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт кровельных и гидроизоляционных материалов и изделий и Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (53) 621.316.925(088.8) (56) Промышленная энергетика, 1975, В 9, с. 16-18.

Чернобровов Н.В. Релейная защита,-М.: Энергия, 1967, с. 94-104. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В

ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, .содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и к входу инвертора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого и второй вход первого сумматора подключены к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выходы обоих сумматоров связаны соответственно с входами двухполупериодных выпрямителей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, выход которого соединен с исполнительным органом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе в переходном режиме замыкания на землю, в него введены два дополнительных сумматора и две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных интегратора и масштабирующего усилителя, при этом первая цепочка включена между выходом первого сумматора и первым входом вновь введенного первого дополнительного сумматора, к второму входу которого подключен выход первого сумматора, а вторая цепочка включена между выходом второго сумматора и первым входом вновь введенного второго дополнительного сумматора, к второму входу которого подключен выход второго сумматора, а выходы обоих дополнительных сумматоров подключены к входам двухполупериодных выпрямителей, причем коэффициент усиления масштабирующих усилителей выбран равным отношению показателя апериодических составляющих к коэффициенту усиления интеграторов. где

1 1181

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано. для автоматического отключения фидеров с замкнувшейся на землю фазой в трехфазных электрических сетях с изо- 5 лированной или компенсированной нейтралью.

Цель изобретения — повышение надежности в работе в переходном режиме замыкания на землю. 10

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит суммирующий блок 1, состоящий из сумматоров 2 15 и 3 и инвертора 4, к входам которого присоединены трансформаторы 5 и 6 тока и напряжения нулевой последовательности, а выходы суммирующего блока (выходы сумматоров 2 и 3) со- 20 ответственно присоединены к первым входам сумматоров 7 и 8 непосредственно и к вторым входам указанных сумматоров через последовательно соединенные интегратор 9, масштабирующий 25 .усилитель 10, интегратор 11, масштабирующий усилитель 12. Выходы сумма" торов 7 и 8 через выпрямители 13 и

14 подключены соответственно к первому и второму входам блока 15 сравне- З0 ния, выход которого подсоединен к исполнительному органу 16.

Сумматоры 2, 3 и 7, 8 могут быть выполнены на базе операционных усилителей, охваченных регулируемой резистивной обратной связью. Инвертор 4 выполнен на базе операционного усилителя, охваченного резистивной обратной связью, коэффициент усиления которого равен единице. Масштабирующие усилители 10 и 12 также выполняются на базе операционных

- усилителей, охваченных резистивной отрицательной обратной связью, коэф" фициент усиления которых выбирается равным отношению показателя апериодических составляющих к коэффициенту усиления интеграторов 9 и 11. Интеграторы 9 и 11 могут быть выполнены на базе операционных усилителей, ох- . ваченных емкостной обратной связью.

Блок 15 сравнения может быть выполнен на базе двухобмоточного поляризованного реле или двухвходового 55 компаратора, выполненного на базе операционного усилителя, охваченного положительной обратной связью, чем

040 2 достигается его релейная характеристика.

В случае поврежденного фидера устрочство работает следующим образом.

В исходном состоянии (замыкание на землю отсутствует) напряжение на выходах трансформаторов 5 и 6 тока и напряжения нулевой последовательности отсутствует, блок 15 (компаратор) удерживается в начальном устойчивом положении небольшим напряжением смещения (блок смещения не показан).

При возникновении замыкания на землю, пробоя изоляции на одном иэ фаз контролирующего фидера (не показан) на выходах трансформаторов

5 и 6 тока напряжения нулевой последовательности появляются напряжения, которые поступают на входы сумматора 2 непосредственно, а на входы сум- матора 3 — с инверсией напряжения трансформатора 5 тока нулевой последовательности, осуществляемой инвертором 4. Сумматоры 2 и 3 усиливают поступившие на их входы напряжения до требуемой величины и производят их алгебраическое сложение, напряжение на выходе сумматора 2 в случае наличия в его входных сигналах апериодических составляющих одного знака равно

1 йь у = U sinu t

+ У sinяt +. V e"О установившаяся амплитуда выходного напряжения трансформатора тока нулевой последовательности; установившаяся амплитуда выходного напряжения трансформатора напряжения нулевой последовательности; величина апериодической составляющей при t = 0 в выходном напряжении трансформатора тока нулевой последовательности; величина апериодической составляющей при с = 0 в выходном напряжении трансформатора напряжения нулевой последовательности, показатель апериодических составляющих в напряжениях трансформаторов тока и напряж ния нулевой последовательности.

81040 равно

Выходное напряжение

11 сумматора 3

"ВЫХ 4 (U — U )2 х 2 ,„Эг 4 э

25

xsin(Яt

ЬЫХ (4

xsin(Q t — — ) ..

Я

34

Us Ui sin cdt + Vi e

U,sinvt — V, е 8 .

Выходное напряжение сумматора 2 одновременно поступает на первый вход сумматора 7, на вход интегратора 9, выходное напряжение которого равно

Ui U< Р

Us»x инте ро = Ki — э соз 6)t — 8 е

U5 Чз -St — — cos ас — — е о где К вЂ” коэффициент усиления инI тегратора 9.

Это напряжение поступает на вход усилителя 10, коэффициент усиления которого выбран равным отношению показателя. апериодических составляющих к коэффициенту интегратора, В связи с этим выходное напряжение масштабирующего усилителя 10 равно

8 Ui

U = -K -— - — cos cg t— в»х ц>

В Ч, У бааз

- К,— — е — К - — cosut— К4 KiÎ вЂ” К вЂ” Ч e = — — (U1+ U )cosset

S 81 3

iKg з я з

-Ve -Ve

1 э

Напряжения с выходов сумматора 2 и масштабирующего усилителя 10 поступают на вход сумматора 7, осуществля35 ющего их сложение — его выходное напряжение равно

Us »= (О + 1J,)singt +Ч е +

-3<

+ Ч е — — (U + 6 )cosset — V e

3 03 э 40

Ч;, = (Н ). U ) + (U<4. U<)z

61 Г, еэ х sin(È t — — ) °

3 (0

Аналогичное выходное напряжение

csin(u t — — ).

Ы

Эти два напряжения соответствен- S0 но поступают на входы двух полупериодичных выпрямителей 13 и 14, выходные напряжения которых равны модулям напряжений сумматоров 7 и 8. и „=)g(v+ v )* + (v, + v ) . (sin(хх t — — ) (6

xsin(Ы t — — ) .

41

5 Как видно из этих выражений, напряжение, поступающее на первый вход блока 15 сравнения от выпрямителя 13, больше напряжения, поступающего на его второй вход от выпрямителя 14, и эти напряжения не зависят от апериодических составляющих, Блок 15 сравнения (компаратор) переходит в новое устойчивое состояние, соответствующее большему значению его входных напряжений. Его выходное напряжение поступает на исполнительный орган 16 ° формирующий сигнал на отключение поврежденнorо фидера.

В случае неповрежденного фидера устройство работает аналогичным образом, но выходные напряжения двухполупериодных выпрямителей при этом равны

Как видно из этих выражений, напряжение, поступающее на первый вход блока 15 сравнения от выпрямителя 13, меньше напряжения, поступающего на его второй вход от выпрямителя 14, и эти напряжения также не зависят от апериодических составляющих. В этом случае блок 15 сравнения (компаратор) не переходит в новое устойчивое положение и не воздействует на исполнительный орган 16, который не формирует сигнал на отключение неповрежденного фидера.

Использование изобретения позволит отключать фидер с замкнувшейся на землю фазой независимо от апериодических составляющих на входы устройства, что снизит количество неоправданных отключений исправных фидеров и увеличит надежность электроснабжения энергетических объектов, Это йриведет к экономии материальных, временных и трудовых ресурсов, 1181040

Составитель Л, Васькова

Редактор А. Шишкина Техред А.Бабинец

Корректор M. Самборская

Подписное

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

Заказ 5941/55 Тираж 619

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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