Устройство обнаружения и защитного заземления фазы электрической сети с изолированной нейтралью


 


Владельцы патента RU 2501140:

Приватное акционерное общество "Донецксталь" - металлургический завод" (UA)

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.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитным устройствам, и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током в шахтных электрических сетях высокого напряжения.

Известны устройства обнаружения и защитного заземления фазы трехфазной электрической сети, которые содержат три одинаковых узла сравнения измерительного тока пропорционального напряжению между каждой фазой сети и землей с эталонным током и три реле, обмотки которых присоединены к одному из указанных узлов сравнения, а контакты включены между соответствующей фазой сети и землей. При этом цепь измерительного тока создана последовательно включенными между фазой сети и землей конденсатором, резистором и диодами, к одному из которых подключен вход схемы сравнения тока в указанной цепи с эталонным, а к выходу - обмотка одного из управляющих реле, контакты которого включены в цепь обмотки промежуточного реле, контакты которого включены между фазой сети и землей. Вход каждого узла сравнения зашунтирован контактом устройства контроля изоляции [1].

Недостатками таких устройств является низкое быстродействие и недостаточно высокая надежность, а также их сложность. Это объясняется тем, что входы узлов контроля напряжений фаз относительно земли зашунтированы контактами исполнительного реле узла контроля изоляции, входной сигнал снимается с однополупериодного выпрямителя, а команда на закорачивание фазы передается через два реле. Кроме того, для сглаживания выпрямленного тока нужно включать значительные емкости, что также ведет к снижению быстродействия. Блокировка с помощью контактов управляющих реле не гарантирует возможности срабатывания двух промежуточных реле и короткого замыкания через их контакты, а высокое напряжение сети через обмотку питающего трансформатора связано со всеми узлами устройства и может приводить к их пробою на заземленный корпус и между собой.

Известны также устройства обнаружения и защитного заземления фазы электрической сети с изолированной нейтралью, содержащие цепи измерительного тока, каждая из которых состоит из последовательно включенных конденсатора и выпрямительного моста, включенные между каждой фазой защищаемой сети и землей, узлы сравнения измерительного тока с эталонным, входы которых соединены с выходами указанных выпрямительных мостов и зашунтированы контактами реле устройства контроля изоляции, а их выходы соединены с обмотками исполнительных реле, контакты которых включены в цепи питания электромагнитов промежуточных реле, заземляющих своими контактами фазу сети с поврежденной изоляцией, причем питание каждого узла сравнения и исполнительного реле осуществляется через свой выпрямитель от отдельной обмотки трансформатора [2].

Недостатком таких устройств, как и предыдущих, является низкое быстродействие и недостаточно высокая надежность. Эти недостатки обусловлены теми же причинами, что и в предыдущих устройствах: необходимость сглаживания измерительных токов, шунтирование входов узлов сравнения токов контактами измерительных реле устройства контроля изоляции, наличие каскадов реле, возможность одновременного срабатывания двух исполнительных реле, наличие высокого напряжения между фазами сети и землей на элементах всей схемы и возможность их пробоя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Эта задача решена тем, что в известном устройстве выявления и защитного заземления фазы электрической сети с поврежденной изоляцией, содержащий цепи измерительного тока, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора, резистора и выпрямительного моста, включенных между каждой фазой защищаемой сети и землей, узлы сравнения и исполнительные реле, контакты которых включены между соответствующей фазой сети и заземлителем, предложено зашунтировать указанные выпрямительные мосты резисторами и превратить таким образом измерительные токи в измерительные напряжения, пропорциональные этим токам, а выходы узлов сравнения измерительных напряжений соединить с обмотками исполнительных реле через оптроны и дополнительно ввести узел блокировки, позволяющего подать команду на включение только одного исполнительного реле и блокирующего включение двух других исполнительных реле.

Узел блокировки имеет три идентичных канала, которые своими входами соединены с выходами оптронов, и построен на двух двухвводных элементах ИЛИ с инверсией. Выход канала подключен через усилитель к обмотке исполнительного реле и через диоды ко вторым входам элементов ИЛИ двух других каналов, чем обеспечивается блокировка включения любого из двух других каналов.

Предлагаемое изобретение поясняется рисунком, где показана принципиальная электрическая схема устройства обнаружения и защитного заземления фазы электрической сети с узлом блокировки.

Устройство содержит три измерительных узла, подключенных к фазам сети с помощью последовательно соединенных разделительных конденсаторов 1 и резисторных делителей 2, 3. Каждый измерительный узел имеет выпрямитель 4 и сглаживающий конденсатор 5, которые обеспечивают его питание, выпрямитель 6 в цепи контролируемого напряжения, конденсатор 7 и резистор 8, выполняющие функцию фильтра к которому подключен узел сравнения 9 с эталонным напряжением, снимаемым с резисторов 10 и 11. Выход узла сравнения подключен к входу оптрона 12, что обеспечивает гальваническую развязку цепей высокого напряжения от слаботочной части схемы. Выход оптрона соединен со входом первого элемента ИЛИ 13 узла блокировки, а его выход с первым входом второго элемента ИЛИ 14, второй вход которого соединен через диоды 15 и 16 с выходами элементов ИЛИ 17 и 18 второго и третьего каналов. Выход элемента ИЛИ 14 через усилитель 29 подключен к катушке исполнительного реле 30 и через диоды 20 и 21 ко вторым входам элементов ИЛИ 17 и 18. Исполнительные реле 30, 22 и 23 имеют контакты 24, 25 и 26 соответственно, включены между фазами защищаемой сети, и «землей».

Напряжение питания узла блокировки снимается с диодного моста 27 и сглаживается конденсатором 28.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном сопротивлении изоляции оптроны 12 открыты и на входах элементов ИЛИ 13, 31, 32 присутствует лог.0, соответственно на выходах элементов ИЛИ 14, 17 и 18 также лог.0. При этом исполнительные реле 30, 22 и 23 отключены.

При возникновении однофазной утечки с сопротивлением в несколько кОм, т.е. при попадании человека под напряжение, происходит снижение уровня напряжения этой фазы относительно земли. Срабатывает узел сравнения 9, закрывается оптрон 12, переключаются элементы 13, 14, включается реле 30 и своим контактом 24 подключает фазный провод на землю, чем достигается снижение уровня напряжения прикосновения к 0. При этом с выхода элемента 14 лог.1 поступает через диоды 20 и 21 на вторые входы элементов 17 и 18 второго и третьего каналов узла блокировки, чем предотвращает возможность включения любого из двух других исполнительных реле.

Таким образом, за счет применения логических элементов в узле блокировки вместо электромагнитных реле, использование метода измерения напряжения в контролируемых цепях, а не тока и оптронов для гальванической развязки достигнуто повышение быстродействия и надежности всего устройства.

Источники информации

1. Инструкция по эксплуатации аппарата АЗУР.4.

2. Авторское свидетельство СССР №531228, Н02Н 5/12, 05.10.1976.

Устройство обнаружения и защитного заземления фазы электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее цепи измерительного тока, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора, резистора и выпрямительного моста, включенных между каждой фазой сети и землей, узлы сравнения и исполнительные реле, контакты которых включены между соответствующей фазой сети и заземлителем, отличающееся тем, что указанные выпрямительные мосты зашунтированы резисторами, преобразующими токи в измерительных цепях в пропорциональные им напряжения, выходы выпрямительных мостов соединены с входами узлов сравнения измерительных напряжений с эталонными напряжениями, а выходы узлов сравнения через оптроны соединены через узел блокировки и усилители с обмотками указанных исполнительных реле, причем узел блокировки выполнен на двух двухвходовых логических элементах ИЛИ с инверсией, подающих команду на включение одного исполнительного реле и блокирующих включение двух других каналов.



 

Похожие патенты:

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

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.

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.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите электрических сетей напряжением 6-35 кВ с компенсированной нейтралью, и предназначено для селективного определения поврежденной линии среди других линий сети при возникновении однофазного замыкания на землю (ОЗЗ). Согласно способу одновременно измеряют токи нулевой последовательности защищаемых линий сети и ток компенсирующего реактора с помощью датчиков тока с идентичными амплитудно-частотными характеристиками. Затем из результатов измерений отфильтровывают первую гармонику, получают амплитудно-частотные спектры гармоник измеренных токов и амплитудно-частотный спектр тока компенсирующего реактора. Сравнивают амплитудно-частотные спектры токов всех линий со спектром тока реактора и при совпадении амплитудно-частотного спектра тока одной из защищаемых линий сети с амплитудно-частотным спектром тока компенсирующего реактора по группе гармоник, принадлежащих току реактора, фиксируют поврежденную линию. Техническим результатом является селективная защита электрических сетей от ОЗЗ и достоверное определение поврежденной линии среди других линий сети. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности электроснабжения потребителей. Способ заключается в контроле напряжения на шинах распределительного устройства, и установке на опорах ВЛЭП регистраторов для сигнализации протекания тока ОЗЗ, при этом контролируют фазное напряжение на шинах распределительного устройства, регистраторы оснащают блоком контроля и сигнализации (БКС), токоограничивающим сопротивлением и высоковольтным тиристором, управляемым сигналами, сформированными БКС, индивидуальными для каждой опоры ВЛЭП, при этом, факт протекания тока ОЗЗ по опоре ВЛЭП сигнализируют дистанционно по характеру изменения фазного напряжения на шинах распределительного устройства, обусловленному индивидуальным повторно-кратковременным шунтированием токоограничивающего сопротивления посредством управляемого высоковольтного тиристора. 2 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты трехфазной сети с изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ), а также может быть использовано в сетях, где нейтраль заземлена через резистор, дугогасящий реактор или комбинированно. Технический результат - обеспечение высокой селективности и надежности выявления поврежденной линии в сети. Технический результат достигается за счёт введения дополнительного вычислительного модуля для вычисления на заданном ограниченном по длительности интервале осреднения Θзад<1 мс интегрального среднего значения броска переменной составляющей мгновенной мощности трехфазной линии и одновременного определения знака этого броска при перемежающемся замыкании, дополнительного пускового органа защиты, выполненного в виде таймера-задатчика начала отсчета и длительности интервала осреднения броска мощности, а в исполнительный орган защиты введен дополнительный логический максиселектор-анализатор для выявления наибольшей величины среднего значения броска мгновенной мощности линии и одновременного определения противоположности знака этого броска по отношению к аналогичным броскам мощности на других линиях сети. Для каждой защищаемой линии применен релейный исполнительный орган защиты, реализующий логическую функцию «ИЛИ», для обеспечения функции совместимости контроля как устойчивых, так и перемежающихся замыканий. 1 ил.
Наверх