Устройство для защиты от замыканий на землю

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для осуществления защиты от замыканий на землю в сетях с нейтралью, заземленной через высокоомный резистор. Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности. Работа устройства основана на том, что в поврежденной линии интеграл тока от нулевой последовательности за время между соседними пробоями равен суммарному изменению заряда всей сети, а в неповрежденных линиях равен нулю. При замыкании на землю сигнал от датчика 1напряжения нулевой последовательности поступает на вход компаратора 2с парафазным выходом, который воздействует на входы блоков управления Зи 4,вырабатывающих сигнапы для управления работой интеграторов 6 и 7.Интеграторы последовательно интегрируют ток .нулевой последовательности от датчи ка 5, формируя на выходе к концу вре- Р мени интегрирования сигналы значительной величины, которые поступают на вход двухпорогового стробируемого компаратор.а 8, последний воздейству ет на исполнительный орган 10. 5 ил. ta« б (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) А1 Ц11 4 Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHpblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l) 4279620/24-07 (22) 08.07.87 (46) 23.03.89. Бюл. 1(> 11 (71) Томский политехнический институт им, С.Y..Кирова (72) Р,А,Вайнштейн и А.*,Карбышев (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 896770, кл. Н 02 Н 3/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1105972, кл. Н 02 Н 3/16, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛК (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для осуществления защиты от замыканий на землю в сетях с нейтралью, заземленной через высокоомный резистор, Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности. Работа устрой †. ства основана на том, что в поврежден-ной линии интеграл тока от нулевой последовательности эа время между соседними пробоями равен суммарному изменению заряда всей сети, а в неповрежденных линиях равен нулю, При замыкании на землю сигнал от датчика

1 напряжения нулевой последовательности поступает на вход компаратора

2 с парафаэным выходом> который воздействует на входы блоков управления

3 и 4,вырабатывающих сигналы для управления работой интеграторов 6 и 7.Интегр аторы последовательно интегрируют ток . нулевой последовательности от датчика 5> формируя на выходе к концу времени интегрирования сигналы значительной величины, которые поступают на вход двухпорогового стробируемого компаратора 8, последний воздействует на исполнительный орган 10. 5 ил.

1467652

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для осуществления защиты от замыканий на землю в сетях с нейтралью, заземпенной через высокоомный резистор, Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности

На фиг.! приведена схема устройства для зашиты; на фиг.2 и 3 — диаграммы, поясняющие работу устройства при устойчивом замыкании на землю; на фиг.4 — эпюры сигналов при дуговом замыкании на землю; на фиг,5 — !5 схема стробируемого двухпорогового компаратора.

Устройство содержит датчик 1 напряжения нулевой последовательности, компаратор 2 с парафаэным. выходом, 20 первый 3 и второй 4 идентичные форми . рователи сигналов управления датчика

5 тока нулевой последовательности, первый 6 и второй 7 управляемые интеграторы, стробируемый компаратор 25

8, элемент ИЛИ 9, исполнительный орган 10.

В состав формирователя 3(4) сигналов управления входят триггер Шмитта

11(12) и элемент И 13(14), 30

Управление интеграторами 6 и 7 осушествляется ключами 15 и 16 соответственно, управляемыми по сигналам от формирователей сигналов управления.

Выход датчика 1 напряжения соединен с входом компаратора 2, выходы которого соединены с входами формиро— вателей 3 и 4 сигналов управления.

Выходы формирователей 3 и 4 сигналов управления соединены с входами интеграторов 7 и 6 и элемента ИЛИ 9 ° ,Выход датчика 5 тока соединен с входами интеграторов 6 и 7. Вход исполнительного органа 10 соединен с выходом

45 компаратора 8 °

Работа устройства в сети с нейт ральк, заземленной через резистор, основана на том, что в поврежденной линии интеграл тока нулевой последо50 вательности эа время между соседними пробоями равен суммарному изменению заряда всей сети, а в неповрежденных линиях равен нулю. указанная закономерность не зависит от характера заряда сети во времени, т,е. от параметров сети, частоты свободных токов, их коэффициента затухания, спектра переходного процесса.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании на землю на вход компаратора 2 поступает 3U (фиr.2), Hа прямом выходе компарато-. ра 2 формируется логический сигнал

Xl на инверсном выходе — сигнал Xl следующим образом (фиг.3): при !ЗИ ) О Xl = 1, Xl = О, при 31. О(сО XI = О, Хl = 1.

Сигнал XI с прямого выхода компаратора 2 поступает на первый вход первого формирователя 3 сигналов управления и второй вход формирователя 4 сигналов управления, Формирователь 3(4) содержит компаратор (триггер Шмитта или логический повторитель) 11(12),на входе которого включена цепь задержки, вход последней является первым входом формирователя сигналов управления ° Выход компаратора 11(12) соединен с входом логического элемента И 13(14), другой вход которого является вторым входом формирователя, первым выходом которого является выход компаратора, а вторым выходом блока является выход элемента И 13(14).

Формирователь сигнала управления работает следующим образом (фиг,3).

При поступлении на первый вход логического сигнала Х!(Xl) компаратор 11(12) формирует сигнал X2(X2), передний фронт которого совпадает с фронтом сигнала Х! (Xl), а задний фронт задержан благодаря наличию на входе задерживающей цепи на время: 1 (" 5. +) p, ò;

6 г.

Сигнал X2(X2) поступает на первый выход блока управления для управления работой интеграторов и на вход элемента И13(14), на второй вход которого поступает сигнал Xl (Xl).

При этом на выходе логического элемента И и на втором выходе блока управления соответственно формируется сигнал ХСI(ХС2). Сигналы ХСI(ХС2) поступают на вход элемента ИЛИ 9.

Сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности с выхода

) датчика 5 поступает на входы управляемых интеграторов 6 и 7. На управляющие входы интеграторов поступают с первых выходов формирователей сигналов управления логические сигналы, Х2 и Х2, первый интегратор 6 нахо!

467652 дится в режиме интегрирования при

Х2 = 1 (при этом ключ 15 разомкнут), а при Х2 0 происходит сброс и напряжение на выходе интегратора

1 „< = О. Второй интегратор 7 находится в режиме интегрирования при Х2

1 (при этом ключ 16 разомкнут), а при X2 = О П„= О (фиг.2 и 3).

Первый интегратор выполнен инвертирукщим, а второй — неинвертирующим. Из фиг.2 видно, что при внутреннем замь»кании интеграторы 6 и 7 последовательно интегрируют ток нулевой последовательности, формируя на 15 выходе к концу времени интегрирова" ния (т.е. к моментам времени и 14 1 %) сигналы 1 <»» и значительной величины. U, и U „, пропорциональны активному току T 2О д» обеспечиваемому резистором в нейтрали сети.

При внешнем устойчивом з амык анин

С„, = О и .„ = О в конце времени интегрирования, так как 3Г, и 31 25 сдвинуты в этом случае по фазе на

«/2. Сигналы Г „, и Г<», поступают на вход стробируемого компаратора 8.

Логические сигналы XC1 и ХС2 поступают на вход логического элемента Зр

ИЛИ 9, а затем с его выхода на вход стробирования компаратора 8. При этом в случае внутреннего замыкания на выходе комгаратора 8 в моменты времени t tz и t4 t формируют ся короткие имгульсы, которые поступакт на вход исполнительного органа

10.

На фиг.4 изображены эпюры сигналов при дуговом замыкании для случая, когда дуга гаснет при первом прохождении через нуль свободного тока дозаряда емкостей неповрежденных фаз, При дуговом замыкании в случае внешнего повреждения сигналы, сформированные на выходах интеграторов, близки к нулю, а при внутреннем повреждении сигналы на выходах интеграторов в конце времени интегрирования значительны.

Из фиг.2 и 4 видно, что независимо от фазировки входных сигналов при внутреннем повреждении сигналы на выходах интеграторов пропорциональны изменению заряда всей сети, а при внешнем замыкании укаэанные сигналы равны нулю, т. е. от фазировки входныхсигналов зависит только знак выходного напряжения интеграторов. Поэтому с целью устранения <1азировки входных цепей зашиты, .т.е. упрощения эксплуатации, компаратор 8 может быть выполнен двухпороговым (фиг.5), При указанной реализации компаратора 8 интеграторы 7 и 6 могут быть оба иивертирукщими.

Таким образом, предлагаемая защита, реализующая алгоритм измерения заряда, обеспечивает селективность и чувствительность независимо от распределения емкости сети между отдельными присоединениями. Так как предлагаемое устройство реагирует на величину, пропорциональную заряду, то ее чувствительность и селективность не зависят от характера повреж дения, параметров сети, спектра и величины свободных токов, Фор мул а из обретения

Устройство для зашиты от замыкaний на землю, содержащее датчик тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, первый формирователь сигналов управления, первый компаратор, элемент

ИЛИ, первый управляемый интегратор, управляющий вход которого соединен с первым выходом первого формировате" ля сигналов управления, а выход ин" тегратора соединен с входом первого компаратора, выход которог соединен с исполнительным органом, о т л ич а к щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и селективности, в него дополнительно введены второй формирователь сигна-< лов управления, второй управляемый интегратор, второй компаратор с парафаэным выходом, причем первый компаратор выполнен стробируемым, вход стробирования которого соединен через упомянутый элемент ИЛИ с вторыми выходами первого и второго формирователей си гн алов упр авлени я, пер вый выход второго формирователя сигналов управления соединен с управляющим входом второго управляемого интегратора, вход которого соединен с .выходом датчика тока нулевой последовательности и с входом первого управ ляемого интегратора, а его выход соединен с вторым входом первого компаратора, вход второго компаратора соединен с выходом датчика напряже1467652 ния нулевой последовательности, его прямой выход соединен с первым и вторым входами первого и второго формирователей сигналов управленйя соответственно, а его инверсный выход соединен с вторым и первым входами первого и второго формирователей сигналов управления соответственно.

1467652

Составитель О.Муратов

Техред Д.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Редактор В,Петраш

Заказ 1205/50

Тираж 605

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Рауаакая иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101,