Устройство селективного контроля и защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью


 


Владельцы патента RU 2473158:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им.акад. А.Н. Крылова") (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение безопасности и надежности эксплуатации сети. Устройство снабжено дополнительными транзисторными ключами, контакторами с размыкающими и замыкающим контактами, светодиодом индикации номера отключенной линии сети и кнопкой на размыкание, включенной последовательно с обмоткой контактора. Введение дополнительных элементов обеспечивает автоматическое отключение и определение номера аварийной линии сети. Одновременно с этим устройство автоматически переключается на контроль следующей линии сети с наиболее низким сопротивлением изоляции с индикацией номера и величины сопротивления изоляции этой линии. Наличие кнопки, размыкающей цепь обмотки контактора неисправной линии, позволяет осуществлять кратковременный контроль сопротивления изоляции неисправной линии как в начале, так и в процессе ремонта, что существенно упрощает и ускоряет его проведение. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам контроля сопротивления изоляции и защитного отключения в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство контроля сопротивления изоляции (каталог фирмы Merlin Gerin-Франция, приборы Vigilohm System XM-100, ХМ-200, XD1, XD12), содержащее генератор оперативного напряжения частотой 2,5 Гц, трансформаторы тока нулевой последовательности, установленные на линиях сети, и блоки определения, контроля и индикации сопротивления изоляции отдельных участков сети с изолированной нейтралью. Недостаток устройства заключается в отсутствии цепей защитного отключения контролируемого участка сети при снижении его сопротивления изоляции ниже допустимого уровня.

Известно устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью (патент RU 2089031, МПК H02H 3/16, 27.08.1997), содержащее установленные на присоединениях трансформаторы тока нулевой последовательности, выпрямители, запоминающие и интегрирующие элементы, замыкающие ключи, пороговые элементы, исполнительные органы, пусковой орган, трансформатор напряжения нулевой последовательности, блок управления, формирователь коротких импульсов и элементы ИЛИ. Недостаток устройства состоит в его сложности и, как следствие, в невысокой надежности, а также в отсутствии элементов индикации состояния сети.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство избирательного контроля сопротивления изоляции (А.С. SU 1786449 A1, МПК G01R 27/18, 07.01.1993), содержащее источник тока непромышленной частоты, датчики тока, усилители, фазочувствительные органы, фильтр напряжения нулевой последовательности, пороговый блок, индикатор сопротивления изоляции, блок выделения наибольшего напряжения и блок индикации номера линии с пониженным сопротивлением изоляции. Недостатком устройства является отсутствие цепей защитного отключения ответвлений сети при их замыкании на землю.

Предлагаемое устройство наряду с контролем за состоянием сопротивления изоляции аварийных и предаварийных линий сети обеспечивает также защитное отключение аварийных линий с указанием их номера, что повышает безопасность эксплуатации сети и отыскание и устранение возникших неисправностей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства селективного контроля и защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью.

Устройство содержит источник 1 тока непромышленной частоты, один

из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, а другой соединен с землей. На линиях 2, 3, 4 установлены трансформаторы 5, 6, 7 тока нулевой последовательности, связанные через избирательные усилители 8, 9, 10 с одними входами фазочувствительных блоков 11, 12, 13, другие входы которых подключены к выходу фильтра 14 напряжения нулевой последовательности, а выходы - к входам блока 15 выделения наибольшего напряжения. С одним выходом 16 блока 15 соединены входы индикатора 17 сопротивления изоляции и порогового блока 18, а с другими выходами 19, 20, 21 - входы транзисторных ключей 22, 23, 24, между коллекторами которых и шиной 25 питания через ограничительные резисторы включены светодиоды 26, 27, 28 индикации номера линии сети с пониженным сопротивлением изоляции.

Устройство снабжено вторыми транзисторными ключами 29, 30, 31, соединенными последовательно с первыми ключами 22, 23, 24. К входам ключей 29, 30, 31 подключен выход блока 18, а между коллекторами ключей 29, 30, 31 и шиной 25 питания соответственно включены через ограничительные резисторы светодиоды 32, 33, 34 индикации номера отключенной линии 2, 3, 4; обратные диоды 35, 36, 37 и последовательно соединенные с кнопками 38, 39, 40 на размыкание обмотки контакторов 41, 42, 43. Основные размыкающие контакты 44, 45, 46 контакторов 41, 42, 43 включены на входе соответствующих линий 2, 3, 4 сети, а вспомогательные замыкающие контакты 47, 48, 49 - между коллекторами ключей 29, 30, 31 и общей шиной 50.

Блок 15 выполнен в виде операционных выпрямителей 51, 52, 53, входы которых подсоединены к входам блока 15, выходы 54, 55, 56 объединены и связаны с выходом 16 блока 15, а выходы 57, 58, 59 подключены к выходам 19, 20, 21 блока 15.

Устройство селективного контроля и защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью работает следующим образом.

Наложенный ток от источника 1, растекаясь по линиям 2, 3, 4 и, замыкаясь через соответствующие сопротивления и емкости изоляции на землю, воздействует на трансформаторы 5, 6, 7 тока нулевой последовательности. Усиленные избирательными усилителями 8, 9,10 выходные напряжения трансформаторов 5, 6, 7 поступают на первые входы блоков 11, 12, 13, ко вторым входам которых прикладывается опорное напряжение с выхода фильтра 14. Блоки 11, 12, 13 осуществляют преобразование входных переменных напряжений в постоянные положительные напряжения, величина которых пропорциональна токам утечки через сопротивления изоляции соответствующих линий 2, 3, 4 контролируемой сети. В блоке 15 на объединенных выходах 54, 55, 56 выделяется наибольшее входное напряжение, например от блока 11, соответствующее максимальному активному току утечки в линии 2. Это напряжение поступает на индикатор 17, отображающий величину сопротивления изоляции (обратную величине тока утечки), и на блок 18, контролирующий его допустимое значение. Одновременно с этим на выходе 57 выпрямителя 51 появляется отрицательное, а на выходах 58, 59 выпрямителей 52, 53 - положительные напряжения, под действием которых открывается транзистор 22 и закрываются транзисторы 23, 24. При этом загорается светодиод 26, сигнализирующий о том, что наиболее низким сопротивлением изоляции обладает линия 2. При снижении сопротивления изоляции в линии 2 ниже допустимого уровня срабатывает блок 18, под действием выходного напряжения которого открывается транзистор 29. В результате оба последовательно соединенных транзистора 22 и 29 оказываются открытыми и на коллекторе транзистора 29 появляется низкий потенциал, вызывающий срабатывание контактора 41. С помощью размыкающих контактов 44 контактора 41 отключается неисправная линия 2, а с помощью замыкающего контакта 47 контактор 41 самоблокируется. Диод 35 защищает транзистор 29 от противоэдс в обмотке контактора 41. В то же время загорается светодиод 32, сигнализирующий об отключении линии 2. После отключения линии 2 напряжение на выходе блока 11 падает до нуля, напряжение на выходе 19 блока 15 становится положительным, транзистор 22 закрывается, а светодиод 26 гаснет. Блок 15 выделяет напряжение, соответствующее одной из неотключенных линий 3, 4 с минимальным сопротивлением изоляции. Индикатор 17 отображает величину сопротивления изоляции данной линии, а светодиод 27 или 28 ее номер. Блок 18 контролирует величину тока утечки и, в случае превышения ею допустимого значения, срабатывает, воздействуя через транзистор 30 или 31 на контактор 42 или 43 и вызывая отключение следующей неисправной линии 3 или 4. При этом гаснет светодиод 27 или 28 и загорается светодиод 33 или 34.

Количество контролируемых устройством линий разветвленной электрической сети практически ничем не ограниченно. Устройство обеспечивает обслуживающий персонал информацией о номерах отключенных линий, о номере линии с наименьшим значением сопротивления изоляции (предаварийной линии) и о его конкретном значении.

Содержащиеся в устройстве кнопки 38, 39, 40 позволяют кратковременно размыкать цепи обмоток контакторов 41, 42, 43 той или иной неисправной (отключенной) линии 2, 3, 4. При этом неисправная линия принудительно подключается к сети, а на индикаторе 17 отображается значение сопротивления изоляции в аварийной линии, знание которого необходимо перед началом и в процессе устранения неисправности. После завершения ремонта повторным нажатием соответствующей кнопки 38, 39, 40 снимается самоблокировка контактора 41, 42, 43 и отремонтированная линия 2, 3, 4 постоянно подключается к сети.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышенную безопасность эксплуатации сети, обусловленную автоматическим отключением поврежденного участка сети, высокую информативность и универсальность применения.

Устройство селективного контроля и защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее источник тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, другой соединен с землей, трансформаторы тока нулевой последовательности, установленные на линиях сети и связанные через избирательные усилители с одними входами фазочувствительных блоков, другие входы которых подключены к выходу фильтра напряжения нулевой последовательности, а выходы - к входам блока выделения наибольшего напряжения, с одним выходом которого соединены входы индикатора сопротивления изоляции и порогового блока, с другими выходами - входы транзисторных ключей, между коллекторами которых и шиной питания включены светодиоды индикации номера линии с пониженным сопротивлением изоляции, отличающееся тем, что оно снабжено вторыми транзисторными ключами, соединенными последовательно с первыми и к входам которых подключен выход порогового блока, а между коллектором каждого ключа и шиной питания включены соответственно светодиод индикации номера отключенной линии сети, обратный диод и последовательно соединенная с кнопкой на размыкание обмотка контактора, основные размыкающие контакты которого включены на входе соответствующей линии сети, а вспомогательный замыкающий контакт - между коллектором ключа и общей шиной.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты энергетической системы. .

Изобретение относится к прикладной электротехнике. .

Изобретение относится к устройству для контроля процессов утечки в проводнике системы среднего или высокого напряжения, которое содержит, по меньшей мере, один преобразователь, который предназначен для определения протекающего в проводнике тока, причем упомянутый, по меньшей мере, один преобразователь соединен с контролирующим устройством для контроля процесса утечки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических генераторных системах для ограничения тока генератора. .

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю (ЗНЗ) в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации.

Изобретение относится к релейной защите и автоматике сельских электрических сетей и может быть использовано для регистрации величины тока замыкания на землю (ЗНЗ) по заземляющему устройству железобетонной опоры линии электропередачи (ЛЭП) и отчетливого визуального отображения данного факта на безопасное расстоянии от опоры.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для сигнализации о ненормальных режимах работы в системах электроснабжения с изолированной нейтралью (системы IT), питающих потребители, не допускающие перерыва питания.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитно-отключающим устройствам, предназначенным для обеспечения безопасности людей при пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям электроустановок.

Изобретение относится к релейной защите электрических систем и позволяет ввести новый класс защит - высокочастотные дистанционные защиты по токам нулевой последовательности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах релейной защиты и автоматики электрических систем. .

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю линий, подключенных к сетям с компенсированной нейтралью

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия и надежности. В предлагаемом изобретении в качестве выходного сигнала обрабатываются значения напряжений, снимаемых с емкостно-резистивных делителей, включенных между каждой фазой защищаемой сети и землей. Учитывая то, что напряжение имеет синусоидальную форму, то к его фильтрации необходимы RC фильтры с небольшой постоянной времени, что позволяет значительно повысить быстродействие устройства, а отсутствие гармонических составляющих снижает вероятность ошибочных срабатываний. Введенный узел блокировки допускает включение только одного исполнительного реле и блокирует включение двух других. Этим достигается высокая надежность устройства, так как исключается одновременное включение двух или трех исполнительных реле, т.е. режим межфазного короткого замыкания. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение максимального значения тока в аварийном присоединении, уменьшение времени существования короткого замыкания и, как следствие, ограничение переходных восстанавливающихся напряжений. Согласно способу фиксируют возрастание тока, протекающего через выключатель присоединения, до значения, превышающего коммутирующую способность выключателя, шунтируют присоединение, затем отключают выключатель, после чего дешунтируют присоединение. После указанной фиксации блокируют действие релейной защиты на выключатель, а его отключение и дешунтирование присоединения производят после проверки наличия шунтирующего тока и проверки отсутствия тока через выключатель соответственно. 1 ил.

Использование - в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы ППТ. Способ заключается в регистрации формы кривой напряжения поврежденного полюса передачи, определении временного интервала снижения напряжения полюса ниже уставки Uyст до 0, сравнении этого временного интервала с заданной уставкой tкл, при превышении которой происходит формирование выходного сигнала первого канала защиты о выявлении повреждения на воздушном участке, а при значении временного интервала, меньше либо равного tкл, - формирование выходного сигнала первого канала защиты о выявлении повреждения на кабельном участке линии постоянного тока; вычислении частотной составляющей изменения напряжения с наибольшей амплитудой по первым точкам перехода кривой напряжения через 0, сравнении этой частотной составляющей с заданной уставкой fminКЛ, при превышении которой формируется сигнал второго канала защиты о выявлении повреждения на кабельном участке, при значениях частотной составляющей, меньшей либо равной fminКЛ, но большей, чем fminВЛ, происходит формирование сигнала второго канала защиты о выявлении повреждения на воздушном участке линии постоянного тока. Формирование выходного сигнала защиты на отключение соответствующей полуцепи без АПВ производится при одновременном появлении сигналов первого и второго каналов, фиксирующих выявление повреждений на кабельном участке линии. Формирование сигнала на отключение полуцепи с АПВ происходит при одновременном появлении сигналов первого и второго каналов, фиксирующих повреждение на воздушном участке линии. 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении селективности и надежности защиты. В способе в качестве контролируемой электрической величины используют ток обратной последовательности защищаемых линий, который выделяют путем измерения или вычисления, как симметричную составляющую трехфазной системы токов линии. Измерения или вычисления тока обратной последовательности ведут непрерывно до и после возникновения замыкания на землю для всех защищаемых линий. В качестве входного параметра на срабатывание защиты используют приращение тока обратной последовательности, которое определяют сразу же после возникновения замыкания путем вычитания из текущего значения тока обратной последовательности запомненного ранее до замыкания на землю аналогичного значения тока обратной последовательности. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и чувствительности защиты. Способ включает: выявление замыкания в трехфазной электрической сети; определение значения величины направленного фазора в точке измерения в трехфазной электрической сети и сравнение определенного значения величины направленного фазора с заранее заданными границами на комплексной плоскости. Согласно изобретению определяют, на основе вышеуказанного сравнения, нейтральное состояние заземления электрической сети и применяют одну или более настроек системы защиты от замыкания на землю на основе вышеуказанного определенного нейтрального состояния заземления электрической сети. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности функционирования устройства защиты. Устройство содержит кольцеобразный магнитопровод, охватывающий проводники сети и реле тока. При этом кольцеобразный магнитопровод имеет поперечный воздушный зазор с перпендикулярным ему тангенциальным сквозным отверстием и радиальное несквозное отверстие, ось вращения которого проходит через середину этого зазора, а реле тока выполнено в виде геркона и постоянного магнита в тангенциальном сквозном и радиальном несквозном отверстиях соответственно, при этом постоянный магнит может поворачиваться вокруг оси радиального отверстия, а контакты геркона подключены к отключающей цепи выключателя или сигнализации. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Согласно способу измеряются токи нулевой последовательности всех отходящих присоединений, выбираются токи присоединений, превышающие минимальный установленный уровень, определяются фазовые сдвиги токов нулевой последовательности всех отходящих присоединений относительно базового сигнала, выявляется сигнал с минимальным фазовым сдвигом относительно базового сигнала, принимается решение о том, что фидер, в котором ток имеет минимальный фазовый сдвиг, является поврежденным, при этом суммируются мгновенные значения токов нулевой последовательности всех присоединений, и из этой суммы формируется базовый сигнал. При наличии в сети заземляющего реактора, резистора или их комбинации измеряется ток в заземляющей цепи, и этот ток в заземляющей цепи, принимается в качестве базового сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение устойчивости функционирования в условиях воздействия шумов и помех. Согласно способу измеряют мгновенные значения тока нулевой последовательности и скорости нарастания мгновенных значений напряжения нулевой последовательности переходного процесса в момент нарушения изоляции фазы сети на землю. Вычисляют интегральную величину, рассчитанную в интервале времени срабатывания защиты. Выдают командное воздействие на исполнительные органы защиты при превышении интегральной величиной заданного значения. Формируют взаимную корреляционную функцию совокупностей мгновенных значений тока нулевой последовательности и скорости нарастания напряжения нулевой последовательности. Состояние изоляции диагностируют при неустойчивых однофазных замыканиях на землю по числу нарушений изоляции, фиксируемых при превышении интегральной величиной заданного значения. В течение интервала времени срабатывания защиты накапливают сформированные значения взаимной корреляционной функции совокупностей мгновенных значений тока нулевой последовательности и скорости нарастания напряжения нулевой последовательности, а в качестве интегральной величины выбирают накопленные значения взаимной корреляционной функции совокупностей мгновенных значений тока нулевой последовательности и скорости нарастания напряжения нулевой последовательности. 3 ил.
Наверх