Способ направленной защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью и компенсацией емкостного тока утечки на землю

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты компенсированных злектрических сетей от замыканий на землю. Цель изобретения - повьпиение быстродействия защиты и повышение селективности выбора направления мощности нулевой последовательности. При однофазном замыкании на землю в измерительном трансформаторе 4 появляется напряжение нулевой последовательности, а в трансформаторах 5 тока нулевой последовательности всех линий соответствуюуд е токи. После предварительного поворота фазы тока на угол 60 угол сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности в поврежденной линии составляет 10 , а в неповрежденной - 140 . Позтому на выходе фазочувствительного органа поврежденной линии мощность сигнала будет близка к максимальной,и он, сработав, отключит линию. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (I I) (5!) 4 Н 02 Н 3 17 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4! 11167/24-07 (22) 23.06.86 (46) 30.05.88. Бюл. )! 20 (71) Институт горного дела им. А. А. Скочинского (72) Б. M. Ягудаев (53) 621 316.925(088.8) (56) Ройтер Эгон. Кратковременное заземление нейтрали для селективной работы релейной защиты. — ЕТХ вЂ” Rept., 1973 У 9, 51 54.

Чернобровов Н. В. Релейная защита .М., 1967, с. 265, с. 281 (54) СПОСОБ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ OТ

ОДНОФАЗНОГО ЗА1БКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ И КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО

ТОКА УТЕЧКИ НА ЗЕМЛЮ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты компенсированных электрических сетей от замыканий на землю. Цель изобретения — повышение быстродействия защиты и повышение селективности выбора направления мощности нулевой последовательности. При однофазном замыкании на землю в измерительном трансформаторе 4 появляется напряжение нулевой последовательности, а в трансформаторах 5 тока нулевой последовательности всех линий соответствующие токи. После предварительноо го поворота фазы тока на угол 60 угол сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности в о поврежденной линии составляет 10 о а в неповрежденной — 140 . Поэтому на выходе фазочувствительного органа поврежденной линии мощность сигнала будет близка к максимальной и он, сработав, отключит линию. 2 ил.

1399847 для первого н второго режима нейтрали; сдвинутый предвао рительно на 60 ток НП неповрежденного присоединения; сдвинутые предварительно на 60 токи НП поврежден» ного присоединения соответствен3I

C (llf h) ° °

ЗТ и ЗХ (1 но для первого и второго режима нейтрали; напряжение НП сети.

3Uo

0 су а 90 ти в режиме недокомпенсации со степенью настройки V 0,5; емкостный ток 033 неповрежденной части сети; собственный емкостный ток 033 по90 9чев (2) I

=I

СИ С(ОСН1 ГОБ 90 с Ч „ „! 80, (2а) и

Изобретение относится к способам защиты от однофазного загыкания на землю в компенсированных электрических сетях, преимущественно в распределительных сетях 6-35 кВ с емкостHblHH токами замыкания свыше 30 А горно-добывающих предприя тий, где по условиям повышенной опасности обслуживания предусмотрено обязательное 10 защитное отключение поврежденного (с однофаэным заиканием на землю) при соединения .

Целью изобретения является повышение быстродействия защиты и повышение селективности выбора направления мощности нулевой последовательности.

На фиг. 1 представлена векторная диаграмма, поясняющая сущность пред- 20 ложенного способа; на фиг. 2 †. схема .устройства для осуществления предложенного способа защиты.

Векторная диаграмма показана для двух граничных режимов нейтрали сети: р5 первый режим: степень настройки.

Ið компенсации сети Ч„= - - = 0,5 и

>СС

In 7ð 0 5е (Ia Ol 25 се) второй режим: Ч„= 0,5, ? /ТР— — 1; 0 (I = 0,5 I„). где I u I — модули реактивного тока

Р компенсации и дополнительной активной составляющей тока замыкания.

На фиг. 1 обозначены векторы:

I суммарный емкостГ ный ток металлического однофазного замыкания на землю (033) сети;

I — остаточный емкоСЕ(ост) стной ток 033 сеповрежденного присоединения;

55 — дополнительные активные составляющие тока 033 соответственно для первого и второго режима н ейтр али;

3I и ÇI — ток нулевой пою(ь\ < О(т ) з следовательности (НП) поврежденного присоединения соответственно

Для селективной работы измерительного органа направления мощности НП (например, фазочувствительного усилителя), имеющего угол максимальной чувствительности 90, в сети необхо" е димо выполнение следующих условий: в поврежденном присоединении— угол сдвига фаэ между током и напряжением НП должен находиться в пределах в неповрежденном присоединении— угол сдвига фаз между током и напряжением НП должен находиться в пределах или угол сдвига фаэ между током НП в поврежденном н неловрежлениом присоединениях

В сети с нейтралью, заземленной через комплексное сопротивление, состоящее иэ параллельно включенных реактора (создающего реактивный ток компенсации I ) и высокоомного реР

13998 эистора (создающего дополнительную активную составляющую I тока 033), угол сдвига фаз между 31 и 30 в поврежденном присоединении определяется из выражения л7

I ð Полное время защитного отключения по предлагаемому способу (7) ото = t! ) в.л ) (4 ) )5 Где t — время формирования сиг ( нала на включение резистора в нейтраль (вьгключателем в цепи резистора);

20 — собственное время отвл вр ключения выключателя поврежденной линии и в цепи резистора; время срабатывания реле защиты.

При прочих равных условиях, когда в р = в „и .(= t p, из выражений (6, и (7) следует, что время защитного отключения по предлагаемому способу в 2 раза ниже, чем по известному.

Устройство для защиты от замыкания на землю содержит реактор I подключенный между нейтралью силового трансформатора 2 сети и землей, который предварительно настроен в режим недокомпенсации емкостного тока замыкания со степенью настройки компенсации )7 к

Ip

= 0,5, высокоомиьш резистор 3, сЕ .подключенный параллельно реактору и создающий дополнительную активную составляющую тока замыкания, например х ц = 0,4 I<< (для одного иэ значений, лежащих внутри границ режима (0, 25 — 0,5 ) I c ), измерительный трансформатор 4 напряжения, например

НТМИ-6 (10 ), служащий для выделения напряжения НП в сети, трансформатор

5 тока НП защищаемого присоединения, реле 6 защиты, реагирующее на мощность НП и включающее в себя блок 7 сдвига фазы тока НП, усилитель 8 переменного тока с резонансным фильтром на выходе в канале тока НП фаэочувствительный 9 и исполнительный 10 органы. Выключатель 11, получающий сигнал на отключение поврежденной линии от исполнительного органа реле з ациты.

Ср ÄÄ = l 80 — ср„

25 где — коэффициент усиления усили- з0 теля .

В поврежденном присоединении для получения максимальной мощности P ср. () макс должно быть с „0, а в неповрежденном присоединении Р 0 и ср во, " З5 угол (p,в„должен стремиться к 80 . С учетом этого, а также для удовлетворения условиям (!), (2) и (2а) необходимо в присоединениях перед измерением сдвинуть ÇI на оптимальный угол,4О угол, равный 60 . Тогда угол сдвига фаэ между током и напряжением НП на поврежденном присоединении находится в пределах (у „ = с „ - 69 = 0 -(-20) о

Э а на неповрежденном(p е =(90 -ф ) + о о

+ 60 = 150 — 130 (фиг. 1).

Следовательно, полученные согласно предложенному способу углы и л

ы„ обеспечивают селективность выбора направления мощности HII фазочувстви50 тельным измерительным органом при замыканиях на землю в сети.

Кроме того, ввиду предварительного (до замыкания на землю) подключения резистора между нейтрапью сети и землей параллельно реактору (фиг. 2) ис55 ключаются затраты времени на формирование сигнала и на вхлючение резистора в нейтраль сети при возникновении (I -I )-I j в

I, I, (3) а этот угол в неповрежденном присоединении

При У„= 0,5 и I /I = 0,5-1 угол а р о

Ц „изменяется в пределах с!) „= 60-30 (беэ учета предварительного сдвига вектора ÇI, в присоединениях).

Мощность сигнала иа выходе фаэочувствительного усилителя измерительного органа направления мощности НП определяется иэ выражения

P = J зп,(t) 3I,(t) л (I+

+ cos y„)dt (5) замыкания на землю, что ловьппает быстродействие защиты по сравнению с известным способом.

Полное время защитного отключения по известному способу

Т „= t>+t, + t,, + . „,(6) 5

5 13

При однофазном замыкании на землю в одной из линий сети в обмотке разомкнутого треугольника трансформатора 4 появляется напряжение НЛ (фиг. 1), а на выходах трансформаторов тока поврежденной и неповрежденной линий — соответствующие токи

HII .

На поврежденной линии угол сдвига фаз меяду ÇI и ЗЙ равен ср„= 40 а на неповрежденной P „ „= 90 . После предварительного поворота фазы тока

НП на линиях блоками 7 (фиг. 2) на

6 угол 60 углы сдвига фаэ между ÇIo и о

3Uo в поврежденной линии — „= 10 а в неповрежденной — (у „ „ = 140

На выходе фаэочувствительного органа повреяденной линии согласно вьг ражению (5) мощность сигнала близка к максимальной и он сработает, отключив при этом линию, а на выходе этого органа на неповреяденной линии мощность сигнала составит не более

l0X от значения на поврежденной линии (при р „ = 10 ), что ниже заданной уставки исполнительного органа и реле защиты не срабатывает.

Таким образом, предложенный способ защиты от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью и компенсацией емкостного тока замыкания обеспечивает селективный выбор направления мощности НП, т.е. позволяет реализовать выбор поврежденной линии сети на более чувствительном к замыканиям на землю через переходное сопротивление принципе, а также повысить быстродействие защиты по сравнежю с известным способом. Предложен пай способ защиты от замыкания на землю не исключает селективную работу токовых реле в сети (реагирующих на абсолютное значение или производную по времени тока НП в линии), обеспечивая при этом повьппенное быстро действие по сравнению с известным способом.

Перевод дугогасящего реактора в нейтралы сети на режим недокомпенсации емкостного тока замыкания не ведет к повьппению кратностей перенапряжений на здоровых фазах при дуговых запааканиях на землю ввиду параллельного заземления нейтрали сети через высокоомный резистор, создающий дополнительную активную составляющую тока ОЗЗ в пределах I„= (0,2599847 о е ) с (ос1) . При

Io с (oc ) Оq5 l KpaTHocTH nep пряжений находятся в пределах К „=

2,5-2,3, что соответствует режиму, близкому к резонансной настройке в компенсированной сети.

Применение предложенного способа в шахтных электрических сетях 6-10 кВ позволяет существенно повысить безопасность эксплуатации подземных электроустановок, сокращает время простоев горной техники, обусловленных поиском поврежденного присоединения при отсутствии селективной релейной защиты.

Фор мул а и э о б р е т е ни я

20 Способ направленной защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью и компенсацией емкостного тока утечки на землю, основанный на созда2б нии дополнительной активной составляющей тока замыканий на земпю путем .заземпения нейтрали сети через резистор, выделении тока нулевой последовательности защищаемого присоедине30 ния и напряжения нулевой последовательности в сети, измерении угла сдвига фаз между выделенными параметрами, сравнении электрической величины, пропорциональной измеренному углу, с эталонной величиной и формировании отключающего сигнала в случае превьгшения электрической величины эталонной, отличающий ся тем, что, с целью повьапения быстродействия

4р защиты и повышения селективности выбора направления мощности нулевой последовательности, в нормальном рабочем режиме создают недокомпенсацию емкостного тока утечки на землю со

4S степенью настройки компенсации Ч„ =

= 0,5, а дополнительную активную составляющую тока замыкания на землю создают путем постоянного подключения к нейтрали сети резистора, причем отношение модуля дополнительной активной составляющей к модулю реактивного тока компенсации берут в пределах

0 5-1 а выделенный ток нулевой последовательности защищаемого присоео динения сдвигают на угол 60, где

Ч„= — степень настройки комМ ,пенсации;. I и ?с — соответственно модули реактивного тока компенсации.

1399847

Фиа 1

Составитель Л. Васькова

Редактор Т. Лаэоренко Техред М.Коданич Корректор Л, Пилипенко

Заказ 2674/54 Тираа 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений к открытий

113035, Москва, 3-35 ° Раужская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4