Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока
Использование: электрическая сеть переменного тока с изолированной нейтралью и с нейтралью, заземленной через высокоомный резистор. Сущность изобретения: для точного учета собственного емкостного трка используется фазочувствительный усилитель , который, реагируя на фазовый угол между напряжением и током нулевой последовательности , включает один из двух ключей в зависимости от места повреждения: в зоне защиты или вне ее, а введение дополнительного суммирующего усилителя позволяет повысить быстродействие блокировки по напряжению нулевой последовательности . 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Н 3/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л
С 4 (л 4 о
С)
Од (21) 4863314/07 (22) 03.09.90 (46) 07.10.92. Бюл, М 37 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О. А, Петров (56) 1. Авторское свидетельство СССР
hL 1309152, кл. Н 02 Н 3/16, 1985.
2. Авторское свидетельство СССР
N 161 4065, кл. Н 02 Н 3/16, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ OT ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ В
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО
ТО КА
Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических сетей, и предназначено для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью и нейтралью, заземленной через высокоомный резистор.
Цель изобретения — повышение селективности действия устройства защиты путем точного учета собственного емкостного така защищаемого присоединения и повышения быстродействия блокировки по напряжению нулевой последовательности.
Суммирующие усилители могут быть выполнены на операционных усилителях; элемент запрета может быть выполнен как логический элемент И, Первый выпрямитель, суммирующий усилитель, фазосдвигающий блок и второй выпрямитель предназначены для выпрям- . ления переменного напряжения Uo с малым,, «Ы,, 1767603 А1 (57) Использование: электрическая сеть переменного тока с изолированной нейтралью и с нейтралью, заземленной через высокоомный резистор. Сущность изобретения: для точного учета собственного емкостного трка используется фазочувствительный усилитель, который, реагируя на фазовый угол между напряжением и током нулевой последовательности, включает один из двух ключей в зависимости от места повреждения; в зоне защиты или вне ее, а введение дополнительного суммирующего усилителя позволяет повысить быстродействие блокировки по напряжению нулевой последовательности. 4 ил. содержанием переменной составляющей (пульсаций).
На фиг. 1 показано выпрямленное напряжениее О2 на выходе первого выпрямителя, Первый фазосдвигающий блок сдвигается по фазе своей выходной сигнал на 90 эл. град„после выпрямления которого вторым выпрямителем (сигнал U>o) и сложения двух выпрямленных сигналов Uz и U Благодаря этому можно существенно повысить быстродействие блока выдержки времени при исчезновении напряжения Оо(при отключении 033) за счет ликвидации периода выпрямления Uo, когда отсутствует информация о наличии 033. 1767603 Блок выдержки времени предназначен выход его соединен с управляющими входадля отстройки от переходных процессов при ми ключей; первого 16 — непосредственно, появлении 033 и имеет выдержку времени второго 18 — через инвертор 20. ть = 1-1,5 периода промышленной частоты. На фиг. 4 представлена векторая диагОн может быть выполнен, например, на по- 5 рамма при 033 в сети. При 033 в защищаетенциальном счетчике импульсов, причем мой зоне (на защищаемом присоединении) входной сигнал следует подавать на устано- через трансформатор 11 тока протекает ток вочный вход (R-вход) счетчика, На счетчике lo 033, Напряжение U>> отстает от него приимпульсов может быть выполнен также.пре- мерно на 90 эл, град, С помощью фазосдвиобразователь импульсов. - 10 гающего блока 15 при замкнутом ключе 16 На втором и третьем фазосдвигающих на соответствующем входе суммирующего блоках, двух ключах, фазочувствительном: усилителя 12 формируется переменный сигусилителе и инверторе выполнен канал точ- нал U15, пропорциональный собственному ного учета собственного емкостного тока емкостному току (соб защищаемого присоезащищаемого присоединения Icoe, 15 динения и имеющий ту же фазу, что и нап ряСледует отметить, что фаза р между . жение. В результате на выходе усилителя 12 током 1О и вторичным напряжение U>> формируется сигнал, пропорциональный трансформатора тока НП зависит от вели- полному току 033 I, включающему в собстчины тока 4, протекающего через этот венныйемкостныйтокзащищаемогоприсотрансформатор тока (фиг. 2). Собственный 20 единения. емкостный ток Ico5 защищаемого присоеди- При 033 на землю вне зоны защиты че- нения при наличии двух и более присоеди- рез трансформатор 11 тока протекает тольнений всегда меньше тока однофазного ко собственный емкостный ток в обратном замыкания на землю I> сети. Н направлении, В этом случае с помощью фа фиг, 3 приведена функциональ- 25 зосдвигающего блока 17 при замкнутом ная схема устройства защиты. К транс- ключе18надругойвходсуммирующегоусиформатору 1 напряжения нулевой лителя 12 поступает сигнал (напряжение последовательностисети,подсоединенному U17), пройорциональный собственному емк электрической сети переменного тока, под- костному току защищаемого п рисоединеключены последовательносоединенныеп- 30 ния, сдвинутый на 180 эл. град. по вый выпрямитель 2, дополнительный отношению к напряжению IJ . В результасуммирующий усилитель 3, первый порого- те на выходе усилителя 12 сигнал близок к вый орган 4, блок 5 выдержки времени, эле- нулю. Последнее позволяет существенно мент 6 запрета, релейный усилитель 7 и снизить установку по току и повысить чувстисполнительный орган. 35 вительность устройства защиты. Выбор и Между трансформатором 1 напряже- включение одного из ключей 16 или 18опрения и вторым входом дополнительного деляется фазочувствительным усилителем суммирующего усилителя 3 включены после- 19. довательно соединенные первый фазосдви- При 033 на землю на защищаемом пригающий блок 9 и второй выпрямитель 10. 40 соединении фазочувствительный усилитель К вторичной обмотке трансформатора 19, реагируя нафазумеждунапряжением 0о 11 тока нулевой последовательности защи- и током lo НП, имеет не выходе положительщаемого присоединения подключены по- ный сигнал, включает ключ 16, и на выходе следовательно соединенные суммирующий суммирующего усилителя 12 формируется усилитель 12, второй пороговый орган 13 и 45 сигнал, пропорциональный току 033 сети 1з, преобразователь 14 импульсов в сигнал который превышаетуставкупороговогоорпостоянного уровня, выход которого под- гана 13. На выходе последнего поянляютключен к основному входу элемента 6 за- ся импульсы, которые преобразователем 14 п рета. преобразуются в логический единичный Трансформатор 1 напряжения НП со- 50 сигнал, единен с вторым вход ом сум"мирующего Через время tb, определяемое блоком S усилителя 12 через последовательно соеди- выдержки времени, на элемент 6 запрета ненные второй фазосдвигающий блок 15 и поступает разрешающий сигнал — едипервый ключ 16, а с третьим входом сумми- ничный логический сигнал. В результате . рующего усилителя через последовательно 55 исполнительныйорган 8отключаетповрежсоединенные третий фазосдвигающий блок денное присоединение. 17 и вто ой ключ 1 При 033 вне зоны защиты через трансДва входа фазочувствительного усили- форматор 11 тока НП протекает ток 1,О, теля 19 соединены с трансформаторами НП направленный противоположно току Io. В соответственно напряжения и тока II, а результате на выходе фазоч де фазочувствительного 1767603 10 40 усилителя напряжение отрицательно, а на выходе инвертора 20 — положительно. Замыкается ключ 18, и сигнал с фазосдвигающего блока 17 поступает на вход суммирующего усилителя 12, В результате на выходе этого усилителя сигнал близок к нулю, и исполнительный орган 8 не срабатывает. При отключении 033 блок 4 без выдержки времени дает запрет на элемент 6. Использование данного изобретения позволяет защите надежно работать и при малом числе отходящих линий, в том числе при двух. Данное устройство защиты будет работать более точно по сравнению с устройством типа ЗЗП-1, т.к. оно учитывает влияние собственного емкостного тока защищаемого присоединения, сдвиг сигнала по фазе, обусловленный трансформатором тока защищаемого присоединения, и имеет быстродействующую блокировку по напряжению НП, Формула изобретения Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока, содержащее подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности первый выпрямитель, последовательно соединенные первый пороговый- орган, блок выдержки времени, элемент запрета, релейный усилитель и исполнительный орган, последовательно соединенные суммирующий усилитель и второй пороговый орган, а такжедва ключа, инвертор и преобразователь импульсов в сигнал постоянного уровня, отличающееся тем,что,сцелью 35 повышения селективности действия путем точного учета собственного емкостного тока защищаемого присоединения и повышения быстродействия блокировки по напряжению нулевой последовательности, в него введены дополнительный суммирующий усилитель, три фазосдвигающих блока, фазочувствительный усилитель и второй выпрямитель, при этом выходтрансформатора тока нулевой последовательности соединен с первым входом суммирующего усилителя, входы дополнительного суммирующего усилителя подключены к выходу первого выпрямителя и через второй выпрямитель к выходу первого фазосдвигающего блока. выход дополнительного суммирующего усилителя соединен с входом первого порогового органа, входы фазочувствительного усилителя подключены к выходам соответственно трансформаторов тока и напряжений нулевой последовательности, выход фазочувствител ьного усилителя соединен с управляющим входом первого ключа, включенного между выходом второго фазосдвигающего блока и вторым входом суммирующего усилителя и через инвертор с управляющим входом второго ключа, включенного между выходом третьего фазосдвигающего блока и третьим входсм суммирующего усилителя, причем входы всех фазосдвигающих блоков соединены с выходом трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выход второго порогового блока соединен с основным входом элемента запрета через преобразователь импульсов в сигнал постоянного уровня. 1767603 1767603 sub 67 Ь/ Щг4 30 40 50 Составитель Л, Васькова Техред М,Моргентал Корректор Н.Король Редактор Т. Федотов Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 3554 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
