Устройство для обнаружения однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к электроустановкам с системой защитного заземления, питающимся от электрических сетей с изолированной нейтральностью, и может быть использовано для обнаружения однофазного замыкания. Целью изобретения является повышение электробезопасности путем обеспечения возможности распознавания вида замыкания - на заземляющую сеть или на землю. При однофазном замыкании на землю, характерном для воздушных ЛЭП, фаза напряжения, возникающая между заземляющим контуром и выносным заземлителем, изменяется на противоположную по сравнению с напряжением, возникающим между указанными точками при замыкании на заземляющую сеть или связанный с ней корпус электроустановки. Диоды оптопар 7 и 8 открываются в разные полупериоды, ток базы транзистора 15 не увеличивается, и транзистор 15 остается в закрытом состоянии, указательное реле 17 не срабатывает, т.е. срабатывает лишь одно указательное реле 18. Предложенное решение позволяет уменьшить время простоя электропотребителей. 2 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 H 02 Н 3 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГХНТ СССР (21) 4234452/24-07 (22) 27.04.87 (46) 15.05.89. Бюл. Р 18 (71,) Криворожский горнорудный институт (72) Л.С.Тонкошкур, Ю.П.Голубков, М.П.Зубко и Н.Х.Режец (53) 621.316.925(088.8) (56) Кискачи В,M. Селективная чувствительная защита от замыканий на землю в сетях с малыми емкостными токами типа ЗЗП-1. — Электрические станции, 1966, N 3.

Авторское свидетельство СССР

У 661675, кл . Н 02 Н 3/38, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В

ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ

„„SU„„1480001 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроуста(новкам с системой защитного заземления, питающимся от электрических сетей с изолированной нейтралью, и может быть использовано для обнаружения однофазного замыкания. Целью изобретения является повышение электробезопасности путем обеспечения возможности распознавания вида замыкания — на заземляющую сеть или на землю. При однофазном замыкании на землю, характерном для воздушных

ЛЭП, фаза напряжения, возникающего между заземляющим контуром и выносным заземлителем, изменяется на противоположную по сравнению с напряжением, возникающим между укаэанными точками при замыкании на заземляющую сеть или связанный с ней корпус электро- С„

1480001

Css установки. Диоды оптопар 7 и 8 открываются в разные полупериоды, ток базы транзистора 15 не увеличивается и транзистор 15 остается в закрытом состоянии, указательное реле 17 не

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к электроустановкам с системой защитного заземления, питающимся от электрических сетей с изолированной Heéòðàëüþ, и может быть использовано для обнаружения однофазного замыкания, Цель изобретения — повышение электробезопасности путем обеспечения возможности распознавания вида замыкания — на заземляющую сеть или на землю.

На фиг. 1 приведена схема устройства для обнаружения однофазного замыкания; на фиг. 2 — схема замещения электрической сети.

Устройство содержит трансформатор

1 напряжения нулевой последовательности, заземляющий контур 2, к которому подсоединен нулевой вывод указанного трансформатора, стабилитрон

3, резисторы 4 и 5, фазосдвигающий орган 6, вход которого подсоединен к выходу трансформатора 1, первую 7, вторую 8 и третью 9 диодные оптопары, стабилитрон 10, катод которого подсоединен к аноду светоизлучающего диода оптопары 9 и аноду стабилитрона 3, а анод — к катоду светоизлучающего диода оптопары 7 и одному зажиму резистора 4, при этом катод светоизлучающего диода оптопары 9 соединен с анодом светоизлучающего диода оптопары 7, диод 11, катод которого соединен с катодом стабилитрона 3, а анод — с одним из выходных зажимов фазосдвигающего устройства, другой выходной зажим его подсоединен к свободному зажиму резистора 4, диод

12, анод которого соединен с одним из зажимов резистора 5, а с вторым

его зажимом соединен заземляющий контур 2, стабилитрон 13, катод которого соединен с анодом светоизлуча- ющего диода оптопары 8 и катодом срабатывает, .т.е. срабатывает лишь одно указательное реле 18. Предложенное решение позволяет уменьшить время простоя электропотребителей.

2 ил, диода 12, выносной заземлитель 14, I подсоединенный к катоду светоизлучающего диода оптопары 8 и аноду стабилитрона 13, транзисторы 15 и 16, указательные реле 17 и 18, источник 19 питания, катод фотодиода оптопары 9

I подключен к базе транзисторы 16, а анод — к его коллектору, катод фотодиода оптопары 7 подсоединен к базе

1Q транзистора 15, а его анод — к катоду фотодиода оптопары 8, анод которого подключен к коллектору транзистора

15, каждый коллектор транзисторов

15 и 16 через указанные реле подсо15 единен к минусу источника 19 питания, эмиттеры указанных транзисторов подсоединены к плюсу источника 19 питания.

В электроустановках с изолирован20 ной нейтралью, в которых выполняется автоматический контроль изоляции, действующий на сигнал при снижении сопротивления изоляции одной из фаз ниже заданного значения, испол25 нительные органы изобретения можно выполнять в виде светоизлучающих диодов.

На фиг. 2 показана схема замещения заземляющей и электрической сетей с

З0 воздушным и кабельным участками ЛЭП, распределение токов при замыкании на корпуса электроустановок или на заземляющую сеть (сплошные линии} и при замыкании на землю (пунктирные

35 линии), а также приведены графики напряжения на выхоце трансформатора нулевой, последовательности и напряжения между заземляющим контуром и выносным заземлителем. При этом при4Q няты обозначения: емкость сети относительно корпусов электроустановок и сети защитного заземления;

148000!

С вЂ” емкости сети относительно

3 земли;

Р— общее сопротивление заэем-, 3 ляющей сети относительно. земли;

R — сопротивление выносного е эаземлителя относительно земли; ток на землю; ток на корпус; напряжения между заземляющим контуром и выносным заземлителем, вызванное током замыкания на землю и током замыкания на заэемляющую сеть или корпус электроустановки.

Фазы напряжений между заземляющим контуром и выносным заэемлителем, возникающих при замыкании воздушной линии на землю и кабельной — на зазеяляющую сеть, сдвинуты один относительно другого на 180 эл.град., что позволяет фиксировать совпадение или несовпадение их с фазой напряжения на выходе трансформатора нап ряжения нулевой последовательности.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении однофазного замыкания (на заземляющую сеть или на корпус электрооборудования, соединенного с заземляющей сетью) на выходе трансформатора 1 появляется напряжение, которое создает выпрямленный ток через светоиэлучающие диоды диодных оптопар 7 и 9, открывается фотодиод диодной оптопары 9, что способствует увеличению тока базы транзистора 16, который открывается, и указанное реле 18 срабатывает, сигнализируя о наличии однофазного замыкания.

Одновременно между заземляющей сетью (заземляющим контуром) и выносным заэемлителем, расположенным в зоне нулевого потенциала подстанции (удаленная точка земли), возникает напряжение, которое воздействует на выход диодной оптопары 8 в режиме однополупериодного выпрямления, при этом фотодиод этой оптопары начинает открываться синхронно со светоиэлучающим диодом своей оптопары и фотодиодом оптопары 7, т.е. их фазы совпадают, ток базы транзистора 15 резко увеличивается, транзистор открывается и срабатывает

35 указанное реле 17. Таким образом, при указанном виде замыкания сраба— тывают указательные реле 17 и 18.

При однофаэном замыкании на землю, характерном для воздушных ЛЗП, что очевидно иэ фиг. 2, фаза напряжения, воэи кающего между заземляющим контуром и выносным 3аземлителем, изменяется ча противоположную по сравнению с напряжением, возникающим между, указанными"точками при замыкании на заземляющую сеть или связанный с ней корпус электроустановки.

Таким образом (см. фиг. 1), фотодиоды оптопар 7 и 8 открываются в разные полупериоды, ток базы транзистора 15 не увнличивается и транзистор 15 остается в закрытом состоянии, укаэанное реле 17 не срабатывает, т,е. срабатывает лишь одно указательное реле 18.

Для защиты от ложных срабатываний три несимметрии напряжения и появлении напряжения небаланса на выходе трансформатора напряжения применен стабилитрон 3, а для защиты от перенапряжений — стабилитроны 10, 13.

Преимуществом предлагаемого устройства в сравнении с прототипом является способность распознавания вида замыкания на заземляющую сеть или на землю путем выделения напряжения межпу заземляющим контуром и выносным заземлителем и сравнения его фазы с фазой напряжения трансформатора нулевой последовательности и, как следствие, повьш ение электробезопасности.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения однофаэного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью, содержащее измерительный трансформатор напряжения нулевой последовательности, нулевой вывод первичной обмотки которого соединен с заземляющим контуром, два диода, два резистора, два чувствительных . элемента в виде диодных оптопар, анод фотодиода первой диодной оптопары подсоединен к катоду фотодиода второй диодной оптопары, первый исполнительный орган, фазосдвигающий орган, источник питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения электробеэопасности путем обеспечения возможности распознавания

1480001

Составитель Ю. Зорин

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор A. Шандор

Заказ 2550/50 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вида замыкания — на заземляющую сеть или на землю, в него введены выносной заземлитель для установки в зоне нулевого потенциала подстанции, третий чувствительный элемент на диодной оптопаре, два транзистора, второй исполнительный орган, три стабилитрона, причем первый выходной зажим фаэосдвигающего органа подклю- 10 чен к аноду первого диода, катод которого соединен с катодом первого стабилитрона, который анолом подсоединен к катоду второго стабилитрона и к аноду светоизлучающего диода 15 третьей диодной оптопары, второй выходной зажим фазосдвигающего органа соединен через первый резистор с анодом второго стабилитрона и катодом светоизлучающего диода первой диодной 20 оптопары, анод третьего стабилитрона соединен с катодом светоиэлучающего диода второй диодной оптопары и с выносным эаэемлителем, катод третьего стабилитрона — с анодом светоизлучающего диода второй диодной оптопары и катодом второго диода, анод которого соединен с вторым резистором, свободный зажим которого соединен с заземляющим контуром, катод фотодиода третьей диодной оптопары подключен к базе первого транзистора, а анод — к его коллектору, катод фотодиода первой диодной оптопары подсоединен к базе второго транзистора, а его анод — к катоду фотодиода второй диорной оптопары, анод которого подключен к коллектору второго транзистора, каждый коллектор первого и второго транзисторов соединен с минусом источника питания через соответствующий исполнительный орган, эмиттеры указанных транзисторов подсоединены к плюсу источника питания.