Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Еомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5005437/07 (22) 07.08.91 (46) 15.11.93 Бюл Ия 41-42 (71) Частное предприятие Кузьмина ЕН. — Независимый фонд содействия изобретательской деятельности ТехнаИз" (72) Петров ОА (73) Частное предприятие Кузьмина EH. — Независимый фонд содействия изобретательской деятельности ЧехнаИз" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗН ОГО ЗАМЫКАНИЯ,НА ЗЕМЛЮ 8 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Использование: сети с изолированной нейтралью и нейтралью. заземленной через высокоомный резистор, и сети с повышенными требованиями в отношении электробезопасности Сущность изобретения: блоки 16 и 17 стабилизации напряжения введены в устройство защиты для повышения

{19) RRU U(11) 2003213 СХ

{51) 5 НОЗН3 1б его селективности действия. При отсутствии однофазного замыкания на землю (033) s сети устройство защиты обесточено. При появлении 033 в сети от трансформатора 1 напряжения нулевой последовательности на блокм стабилизации напряжения поступает возрастающее напряжение. Блоки стабилизации, во-первых, выпрямляют переменное напряжение, фильтруют постоянную составляющую к во-вторых, стабилизируют выходные напряжения, которые питают схему устройства защиты Благодаря этим блокам стабилизации возрастает скорость нарастания напряжения питания (в его снижения при отключении 033), устраняется влияние пульсаций в напряжении питания (при этом уменьшаются емкости фильтров постоянной составляющей и, следовательно, их инерционности), а также напряжение питания не изменяется при изменениях напряжения нулевой последовательности в определенном диапазоне. 1 ил

2003213

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.

Известно устройство для защиты от однофазных замыканий на землю (033) в электрической сети переменного тока, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности (НП) и реле типа ЭТД-551.

К недостаткам этого устройства относится, во-первых, Отсутствие блокировки по напряжению смещений нейтрали, что снижает 15 помехоустойчивость действия устройства, вовторых, возможность неселективного действия на присоединениях с большим собственным емкостным током.

Известно устройство для защиты от од- 20 нофаэного замыкания на землю типа ЗЗП-1, содержащее каналы по напряжению и току

МП, релейный усилитель и исполнительный орган.

Недостатками его являются необходи- 25 масть использования отдельного источника питания и наличия питающей сети, низкая селективность действия (50-60 g,).

Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) является 30 устройство для защиты от 033 в электрической сети переменного тока, содержащее подключенный к трансформатору напряжения НП сети преобразователь напряжения, пороговый орган, блок выдержки времени, 35 элемент запрета и исполнительный орган, последовательно соединенные подключенный к трансформатору тока НП защищаемого присоединения первый ключ, фильтр основной частоты, второй преобразователь 40 напряжения, сумматор, второй пороговый орган и релейный усилитель, выход которого соединен со вторым входом элемента запрета, подключенные ко второму выходу релейного усилителя последовательно сое- 45 диненные блок контроля исправности и индикатор, включенные между вторым выходом первого порогового органа и входом фильтра основной частоты, последовательно соединенные генератор 50 прямоугольных импульсов, множитель и второй ключ, включенный между входом этого генератора и управляющим входом первого ключа логический элемент НЕ. включенный между вторым выходом первого преобразователя напряжения и вторым входом второго порогового органа блок коррекции установки, причем второй выход первого преобразователя напряжения соединен со вторым входом сумматора, а второй выход первого порогового органа — с управляющим входом второго ключа.

Цель — повышение селективности действия, а также упрощение системы защиты, Цель достигается тем, что в устройство защиты от 033 в электрической сети переменного тока. содержащее подключенный к трансформатору напряжения НП сети первый выпрямитель, последовательно соединенные первые пороговый орган, блок выдержки времени, логический элемент И, релейный усилитель и исполнительный орган, последовательно соединенные фильтр низкой частоты, преобразователь напряжения, второй суммирующий усилитель и вторОА пороговый Орган, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И, введены первый суммирующий усилитель, включенный между выходом первого выпрямителя и входом первого порогового органа. включенные между входом первого выпрямителя и вторым входом первого суммирующего усилителя последовательно соединенные второй выпрямитель и выделитель переменного сигнала, подключенные к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети два стабилизатора напряжения и подсоединенный к ним элемент запрета, выход которого подключен ко второму входу релейного усилителя, причем вторичная обмотка трансформатора тока нулевой последовательности защищаемого присоединения подключена к фильтру низких частот, выходы стабилизаторов напряжения соединены с соответствующими входами всех выше указанных блоков устройства защиты, кроме выпрямителей и исполнительного органа, Выделитель переменной составля ощей сигнала предназначен для выделения переменной составляющей выпрямленного сигнала на выходе второго выпрямителя. Этот сигнал имеет другой (отрицательный) знак по сравнению с выпрямленным сигналом на выходе первого выпрямителя и, суммируясь с ним, с помощью первого суммирующего усилителя на выходе последнего обусловливает сигнал постоянного тока, практически содержащий малые пульсации. Выделитель может быть выполнен на основе RC-цепочки.

Блок выдержки времени обеспечивает выдержку при возникновении 033 на 1 — 1,5 периода промышленной частоты, после чего дает разрешение (логическую единицу) на вход логического элемента И. При Откл очении 033 и уменьшении выходного сигнала первого порогового органа блок выдержки времени без выдержки времени меняет

2003213

55 свой выходной сигнал на логический нуль, запрещая прохождение сигнала через логический элемент И.

Два стабилизатора напряжения выполняют функцию питания электрической схемы устройства защиты двуполярным напряжением+Ол и -Ол при появлении на их входах напряжения Uo, т.е. при 033. Стабилизаторы могут быть реализованы с помощью простой схемы эмиттерного повторителя, При включении питания в электрической схеме устройства защиты протекает переходный процесс. В результате в течение примерно одного периода промышленной частоты на выходе релейного усилителя появляется выходной сигнал, вследствие чего может сработать исполнительный орган.

Для предотвращения этого имеется элемент запрета, который при подаче питания примерно на 0,01 с запрещает (блокирует) протекание тока в выходной цепи (по обмотке выходного реле) релейного усилителя.

Фильтр низких частот выделяет сигнал основной частоты, ограничивая уровень высших гармоник. При этом он усиливает входной сигнал. Преобразователь напряжения преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока.

Второй суммирующий усилитель предназначен для учета собственного емкостного тока защищаемого присоединения. При этом напряжение, поступающее на второй вход этого усилителя с выхода первого суммирующего усилителя, имеет отрицательный знак по отношению к напряжению основного сигнала. поступающего на первый вход второго суммирующего усилителя.

Если выходное напряжение последнего превысит уставку второго порогового органа, то последний сработает, на его выходе появится единичный сигнал, который через логический элемент И поступит на вход релейного усилителя. В результате исполнительный орган сработает и отключит защищаемое присоединение.

К существенным отличиям данного устройства защиты относятся два блока стабилизации, элемент запрета и выделитель переменной составляющей сигнала со связями.

На чертеже показана функциональная схема устройства защиты от 033.

К трансформатору 1 напряжения нулевой последовательности сети подключены последовательно соединенные первые выпрямитель 2, суммирующий усилитель 3, пороговый орган 4, блок 5 выдержки времени, логический элемент И 6. релейный усили5

45 тель 7 и исполнительный орган 8. Между вторичной обмоткой трансформатора 1 напряжения и вторым входом первого суммирующего усилителя 3 включены последовательно соединенные второй выпрямитель 9 и выделитель 1О переменной составляющей сигнала.

К трансформатору 11 тока нулевой последовательности защищаемого присоединения подключены последовательно соединенные фильтр 12 низкой частоты, преобразователь 13 напряжения, второй суммирующий усилитель 14 и второй пороговый орган 15. выход которого подключен ко второму входу логического элемента И 6, Выход первого суммирующего усилителя 3 соединен со вторым входом второго суммирующего усилителя 14. К второй обмотке трансформатора 1 подключены два стабилизатора 16 и 17 напряжения, выходы которых подключены ко всем активным элементам функциональной схемы, содержащим усилительные органы, а также через элемент 18 запрета к второму входу релейного усилителя 7. В нормальном режиме сети напряжение смещения нейтрали и Uo равны нулю и схема устройства защиты не имеет питания, поэтому исполнительное устройство сработать не может. При 033 на входах стабилизатора 16 и 17 появляется напряжение Uo, а на их выходах — напряжения +Ол и -U .

Выпрямитель 2 на выходе будет давать выпрямленное (пульсирующее) напряжение

+Ug, а на выходе выпрямителя 9 будет такое же напряжение, но другого знака -Ug. На выходе выделителя 10 появится только пульсирующее напряжение (переменная составляющая). которая вычтется из такой же составляющей напряжения Uz, и на выходе суммирующего усилителя 3 будет практически постоянное напряжение. Последнее превысит уставку порогового органа 4, на выходе которого появится логическая единица. С выдержкой времени Л t на выходе блока 5 появится логическая единица, которая разрешит прохождение сигнала через логический элемент И 6.

Если 033 произошло вне эоны действия защиты (на другом присоединении), то сигнал, снимаемый со вторичной обмотки трансформатора 11 тока, будет малым и на выходе второго порогового органа 15 будет логический нуль. Исполнительный орган 8 не сработает.

Если 033 произошло в зоне действия защиты (не защищаемом присоединении), то сигнал, снимаемый со вторичной обмотки трансформатора 11 тока, будет значитель2003213

Формула изобретения

Составитель Е,Кузьмин

Техред M. Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор В.Трубченко

Заказ 3237

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ным. Фильтр 12 выделит основную гармонику.этого сигнала, усилив ее, а преобразователь 13 преобразует этот сигнал в пропорциональное ему напряжение постоянного тока. Это напряжение превысит ус- 5 тавку порогового органа 15, напряжение на выходе которого станет равным логической единице, В результате исполнительный орган 8 сработает и отключит поврежденное повреждение. 10

Применение данного изобретения позволит не только повысить селективность действия защиты от однофазных замыканий

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ В

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО 20

ТОКА, содержащее подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети первый выпрямитель, последоватвльно соединенные первый пороговый орган, блок выдержки времени,25 логический элемент И, релейный усилитель и исполнительный орган, трансформатор тока нулевой последовательности, последовательно соединенные фильтр низкой частоты. преобразователь напряжения, 30 суммирующий усилитель и второй пороговый орган, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И, отличакицееся тем, что в него введены дополнительный суммирующий усилитель, 35 включенный между выходом первого вына землю, но и существенно упростить его эксплуатацию за счет исключения сети питания устройств указанной защиты, т.е, всей системы проводников, прокладываемых на панелях релейной защиты, а также централизованного источника питания соответствующей мощности. (56) Маврицын А.М„Петров О.А. Электроснабжение угольных разрезов. M,: Недра, 1977, с. 180.

Авторское свидетельство СССР

N1614065,,кл. Н 02 Н 3/16, 1988. прямителя и входом первого порогового органа, включенные между входом первого выпрямителя и вторым входом дополнительного суммирующего усилителя последовательно соединенные второй выпрямитель и выделитель переменного сигнала, подключенные к трансформатОру напряжения нулевой последовательности сети два стабилизатора напряжения и подсоединенный к ним элемент запрета, выход которого подключен к второму входу релейного усилителя, причем вторичная обмотка трансформатора тока нулевой последовательности защищаемого присоединения подключена к фильтру низких частот непосредственно. выходы стабилизаторов напряжения соединены с соответствующими входами питания всех указанных блоков устройства защиты, кроме выпрямителей и исполнительного органа,