Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат заключается в повышении эффективности действия токовой защиты от однофазных замыканий на землю, происходящих через переходное сопротивление, за счет коррекции ее алгоритма работы в соответствии с величиной асимметрии проводимостей фаз линий относительно земли. Для этого устройство токовой защиты снабжено модулем вычисления асимметрии проводимостей фаз линий на землю, первый вход которого связан с датчиком измерения проводимости линии относительно земли, второй его вход соединен с измерительным трансформатором напряжения, а выход подключен к третьему входу модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания на землю. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электрических сетях напряжением 6-35 кВ, работающих с изолированной или резистивно-заземленной нейтралью при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) через переходное сопротивление.

Известно устройство ненаправленной токовой защиты от однофазных замыканий на землю, (Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991. - 496 с.), принцип действия которого основан на постоянном контроле токов нулевой последовательности защищаемых линий. Устройство содержит на каждой линии датчик тока нулевой последовательности в виде трансформатора или фильтра тока нулевой последовательности и связанный с ним по входу релейный орган защиты в виде электромеханического токового реле или микропроцессорного устройства.

Недостаток известной токовой защиты от ОЗЗ заключается в том, что если ОЗЗ происходит не как глухое «металлическое», а через некоторое переходное сопротивление в точке замыкания фазы на землю Rп, то защита может оказаться неработоспособной. Причиной неработоспособности является то, что наличие переходного сопротивления в месте замыкания фазы на землю ведет снижению величины напряжения нулевой последовательности, и как следствие, токов нулевой последовательности в защищаемых линиях. Это снижает чувствительность известной токовой защиты.

Известно устройство токовой защиты от ОЗЗ для сетей с изолированной и резистивно-заземленной нейтралю, (Бухтояров В.Ф., Маврицын A.M. Защита от замыканий на землю электроустановок карьеров. - М.: Недра, 1986. 184 с.), реагирующее на уровень высших гармонических составляющих как в установившемся токе замыкания на землю, так и в емкостных токах неповрежденных линий. Существует два способа определения поврежденного присоединения: абсолютного замера, основанного на измерении абсолютного уровня гармоник отходящих присоединений и сравнение его с уставкой на срабатывание, и относительного замера, заключающегося в сравнении уровней гармоник присоединений и нахождении наибольшего уровня.

Недостатком является снижение чувствительности и высокая вероятность отказа в срабатывании при замыкании фазы на землю через переходное сопротивление Rп, так как при переходном сопротивлении даже в несколько Ом уровень высших гармоник резко уменьшается.

Известно устройство направленной токовой защиты от ОЗЗ, основанное на контроле направления мощности нулевой последовательности в установившемся режиме (Кискачи В.М. Защита от однофазных замыканий на землю ЗЗП-1. - М.: Энергия, 1972. - 73 с.). Чувствительность такого вида защит выше в сравнении с ненаправленными, так как отстройка их работы от собственного емкостного тока линии не требуется, поскольку от этого тока она отстроена «по направлению».

Недостатком является низкая селективность определения поврежденного присоединения при замыканиях через переходное сопротивление свыше 0,7 кОм.

Известно устройство токовой защиты от ОЗЗ для сетей с резистивно-заземленной нейтралью (Евдокунин Г.А. и др. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6-10 кВ. - Ж. «Электричество», №12, 1998), содержащее на каждой защищаемой линии датчик тока нулевой последовательности и связанный с ним по входу релейный орган, осуществляющий сравнение измеренной величины тока ОЗЗ с задаваемой уставкой на срабатывание. Принцип действия такой защиты основан на увеличении суммарного тока замыкания на землю электрической сети за счет активной составляющей тока, протекающего через резистор. Величину сопротивления резистора Rз предполагается выбирать исходя из условий снижения перенапряжений в сети и обеспечения надежной работы токовой защиты от замыканий на землю.

Недостатком является снижение чувствительности и даже полная неработоспособность при неполных замыканиях на землю (через Rп), вследствие того, что величины емкостных токов и активной составляющей тока через резистор, как одинаково зависящие от напряжения нулевой последовательности U0, будут меньшими, чем их величины, используемые при расчете и выборе уставок защит.

Известно устройство токовой защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю (патент RU №2422964, опубл. 27.06.2011 г), принятое за прототип, позволяющее осуществлять адаптацию (подстройку) работы защиты к режиму замыкания. Принцип работы такого устройства заключается в автоматическом анализе величины переходного сопротивления в месте ОЗЗ и последующей коррекции контролируемых токов нулевой последовательности защищаемых линий в соответствии с величиной Rп.

Недостатком является снижение чувствительности, и даже полная неработоспособность при замыканиях через переходное сопротивление Rп>0, вследствие того, что разработанный адаптивный алгоритм действия защиты не учитывает влияния асимметрии фаз линий на землю, что в значительной степени сказывается на эффективности работы защиты.

Технический результат заключается в повышении эффективности действия токовой защиты от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ с изолированной или резистивно-заземленной нейтралью при замыканиях через переходное сопротивление, за счет коррекции ее работы в соответствии с величиной асимметрии проводимостей фаз линий относительно земли.

Технический результат достигается тем, что устройство снабжено модулем вычисления асимметрии проводимостей фаз линий на землю, первый вход которого связан с датчиком измерения проводимости линии относительно земли, второй его вход соединен с измерительным трансформатором напряжения, а выход подключен к третьему входу модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания на землю.

Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю поясняется фиг. 1:

1 - секция шин;

2 - защищаемая линия;

3 - датчик тока нулевой последовательности в виде трансформатора или фильтра тока нулевой последовательности;

4 - датчик измерения проводимости фаз линии;

5 - блок защиты каждой линии;

6 - модуль коррекции контролируемого тока нулевой последовательности;

7 - модуль вычисления асимметрии проводимостей фаз линии;

8 - модуль сравнения скорректированного тока и тока уставки на срабатывание;

9 - модуль вычисления коэффициента неполноты замыкания на землю;

10 - измерительный трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками.

Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю содержит блок защиты 5, в который входит модуль коррекции контролируемого тока нулевой последовательности 6, первый вход которого подключен к датчику тока нулевой последовательности 3, второй его вход связан с выходом модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания 9. Также блок защиты 5 содержит модуль сравнения скорректированного тока и тока уставки на срабатывание 8, первый вход которого связан с выходом модуля 6, а на второй его вход поступает сигнал о величине уставки на срабатывание защиты Iуст. Кроме того, в блок защиты 5 дополнительно введен функциональный модуль вычисления асимметрии проводимостей фаз 7, первый вход которого связан с датчиком измерения проводимости фаз линии 4, второй его вход соединен с измерительным трансформатором напряжения, а выход подключен к третьему входу модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания 9. Первые два входа модуля 9 связаны с измерительным трансформатором напряжения 10, а его единственный выход подключен ко второму входу модуля 6. Устройство работает следующим образом.

В режиме однофазного замыкания на землю линии 2, происходящем через некоторую величину переходного сопротивления Rп, с трансформатора напряжения 10 поступают сигналы в виде U0 и Uл на вход функционального модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания 9. Одновременно с этим, на третий его вход поступает сигнал с модуля вычисления асимметрии проводимостей фаз линии 7 в виде Uасим. В функциональном модуле 9 реализуется операция вычисления коэффициента неполноты замыкания .

Сигнал с выхода функционального модуля 9 поступает на вход модуля коррекции контролируемого тока нулевой последовательности 6, входящего в блок защиты 5, где осуществляется операция деления величины фактического тока нулевой последовательности поврежденной линии, полученного с датчика тока нулевой последовательности 3 на величину коэффициента неполноты замыкания на землю n. На вход модуля 8 поступает сигнал в виде скорректированного тока , где осуществляется сравнение I0 скор с заданной уставкой на срабатывание защиты IУСТ, выбранной, исходя из условий глухого «металлического» замыкания.

Повышенная эффективность действия устройства защиты от ОЗЗ через переходное сопротивление достигается путем коррекции работы алгоритма защиты, в соответствии с величиной асимметрии проводимостей фаз линий на землю.

Устройство токовой защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю, содержащее модуль вычисления коэффициента неполноты замыкания на землю и модуль автоматической коррекции контролируемого тока нулевой последовательности защищаемой линии, отличающееся тем, что оно снабжено модулем вычисления асимметрии проводимостей фаз линий на землю, первый вход которого связан с датчиком измерения проводимости линии относительно земли, второй его вход соединен с измерительным трансформатором напряжения, а выход подключен к третьему входу модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания на землю.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к схемам защиты электрических приборов. Устройство защиты (5) выполнено с возможностью управлять электрическим прибором (3).

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безопасности эксплуатации воздушных линий электропередачи.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности.

Источник контрольного тока относится к электротехнике, а именно к области релейной защиты, и может быть использовано в устройствах 100% защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке статора генератора.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности и степени селективности защиты от замыканий на землю.

Предлагаемое устройство для сигнализации о заземлениях в цепях постоянного тока может найти широкое применение в изделиях ракетно-космической техники, где требуется высокая надежность при проверке работоспособности сложных систем автоматики и недопустимость ложного попадания плюса источника питания или минуса источника питания на корпус прибора.

Изобретение относится к области электротехники. В соответствии с изобретением, предложенные способ и устройство для направленного детектирования отказа в многофазной энергосистеме основаны на анализе гармоник тока в соответствии со сложением полупериодов одинаковой полярности токов каждой фазы энергосистемы, а также сравнении изменения амплитуды или любого другого нормированного значения токов каждой фазы (4A, 4В, 4С).
Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для компенсации емкостных токов замыкания в электрических сетях 6-35 кВ. Технический результат состоит в снижении активных потерь электроэнергии, материалоемкости и габаритных размеров, повышении надежности в эксплуатации и упрощении технического обслуживания.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и устойчивости функционирования устройства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в линиях постоянного тока высокого напряжения, к которой через автономный преобразователь подключена сеть переменного тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат - ускорение восстановления сверхпроводящих свойств сверхпроводящего ограничителя тока (СОТ) после токоограничения за счет увеличения открытости сверхпроводящей ленты для жидкого азота с обеспечением жесткости предлагаемой конструкции и ее устойчивости к действию пондеромоторных сил. СОТ содержит изоляционный каркас, в котором размещен спиральный бифиляр из ленты с подложкой и изоленты, которая наклеена на подложку с помощью пленки. Изоляционный каркас выполнен из стянутых резьбовым соединением основной части и фиксирующей части. Каждая часть выполнена в виде наружного кольца и центральной планки. Кольцо и планка жестко связаны ребрами. Ребра основной части изоляционного каркаса имеют пазы, в которых размещен спиральный бифиляр из ленты сверхпроводника. Спиральный бифиляр охвачен двумя дуговыми вставками, закрепленными в периферийных пазах. Пазы в ребрах изоляционного каркаса выполнены с возрастающим от центра к периферии шагом для уменьшения разницы воздействия пондеромоторных сил на витки бифиляра различной кривизны и обеспечения необходимых изоляционных расстояний при токоограничении. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение отказоустойчивости электросети. Линейный защитный автомат постоянного напряжения содержит с первого по четвертый узлы, причем между первым узлом и четвертым узлом расположен первый прерыватель, между четвертым узлом и третьим узлом размещен второй прерыватель, между четвертым узлом и вторым узлом размещена схема генератора импульсов. При этом схема генератора импульсов включает в себя параллельное соединение конденсатора с последовательным соединением индуктивности и переключателя, между третьим узлом и вторым узлом размещен первый поглотитель энергии. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – расширение арсенала технических средств. Согласно способу a) дискретизируют остаточное напряжение (Vr) трехфазной электрической системы (30) питания и остаточный ток (Ir) в упомянутом измерительном узле для получения дискретизированного сигнала (UN) остаточного напряжения и дискретизированного сигнала (IN) остаточного тока; b) фильтруют, в первом цифровом фильтре (41), дискретизированный сигнал (UN) остаточного напряжения и применяют к нему фазовый сдвиг для выделения сдвинутой по фазе составляющей фильтрованного сигнала с нецелочисленным порядком основной частоты и для получения сдвинутого по фазе фильтрованного сигнала (UNH) напряжения; c) фильтруют дискретизированный сигнал (IN) остаточного тока во втором цифровом фильтре для выделения составляющей фильтрованного сигнала с нецелочисленным порядком основной частоты для получения фильтрованного сигнала (INH) тока; d) используют фильтрованный сигнал (INH) и сдвинутый по фазе фильтрованный сигнал (UNH) для вычисления переходной реактивной мощности (QR), протекающей через упомянутый измерительный узел; e) определяют направление короткого замыкания в зависимости от знака вычисленной переходной реактивной мощности (QR). 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. Технический результат заключается в повышении точности настройки дугогасящих реакторов (ДГР), управляемых подмагничиванием, В способе автоматической настройки компенсации ДГР, управляемого подмагничиванием с погрешностью (расстройкой компенсации) в пределах 1% первой гармоники тока однофазного замыкания на землю, формируют в контуре нулевой последовательности сети переходный процесс с помощью импульсного источника опорного тока большой скважности, измеряют напряжения на сигнальной обмотке реактора и выделяют свободную составляющую переходного процесса, на основании параметров которого вычисляют емкость сети по нулевой последовательности и, соответственно, необходимый ток компенсации, к напряжению, измеренному на сигнальной обмотке реактора, применяют вейвлет-преобразование, и определяют временные зависимости вейвлет-коэффициентов, выбирают коэффициент с максимальной амплитудой, соответствующей частоте свободных колебаний контура нулевой последовательности, при этом при попадании максимального вейвлет-коэффициента в диапазон частот 35-70 Гц осуществляют управление подмагничиванием ДГР, изменяющее его индуктивность до тех пор, пока частота собственных колебаний контура не выйдет за пределы указанного диапазона, по найденной частоте определяют емкость сети и необходимый ток компенсации. 2 ил.

Использование: в области электротехники для защиты электрооборудования. Технический результат: ограничение токов короткого замыкания, коммутируемых высоковольтным вакуумным выключателем в операциях включения и отключения. Устройство содержит водно-растворный резистор и вакуумный выключатель. Корпус резистора имеет цилиндрическую форму с расширительным отводом в верхней части и с крышкой в торце. В крышку изнутри вмонтирован неподвижный контакт, шток которого соединен с токоподводом. Внутри резистора размещен поршневой контакт, шток которого соединен с приводом. В поршневом контакте выполнены сквозные отверстия. Шток поршневого контакта соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод поршневого контакта и привод высоковольтного вакуумного выключателя соединены с системой управления. Вывод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с токоподводом. 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении чувствительности токовой защиты нулевой последовательности от однофазных замыканий на землю электрических сетей среднего напряжения, работающих с изолированной нейтралью как при устойчивых, так и при наиболее опасных для сети дуговых перемежающихся замыканиях на землю. Устройство содержит фильтр тока нулевой последовательности, вторичный преобразователь тока, полосовой частотный фильтр, пропускающий основную составляющую 50 Гц, первый измерительный орган тока, первый элемент временной задержки, полосовой частотный фильтр высших гармонических составляющих, первый и второй блоки вычисления среднеквадратичного значения сигнала на заданном интервале времени усреднения, схему сравнения значений двух электрических величин, второй измерительный орган тока, блок измерения интервалов времени Δt между бросками переходного тока 3i0 при дуговом перемежающемся замыкании на землю, элемент сравнения измеренного значения Δt с заданным значением Δtз, элемент ЗАПРЕТ, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, второй элемент временной задержки. 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности токовой защиты нулевой последовательности от однофазных замыканий на землю электрических сетей среднего напряжения, работающих с изолированной нейтралью. Способ основан на измерении тока нулевой последовательности 3I0 защищаемого присоединения, выделении из него в качестве воздействующей величины составляющей основной частоты 50 Гц I50, сравнении значения составляющей основной частоты I50 с уставкой по току срабатывания и формировании выходного сигнала при превышении составляющей основной величины I50 значения уставки . При этом из тока 3I0 выделяют высшие гармонические составляющие IВГ, сравнивают значения величин I50 и IВГ и при I50>IВГ автоматически уменьшают уставку по току срабатывания защиты . Устройство токовой защиты от ОЗЗ содержит фильтр тока нулевой последовательности, фильтр, выделяющий составляющую основной частоты 50 Гц I50, подключенный к выходу фильтра тока нулевой последовательности, измерительный орган тока, первый вход которого подключен к выходу фильтра, выделяющего составляющую основной частоты 50 Гц I50, фильтр высших гармонических составляющих IВГ, схему сравнения абсолютных значений величин I50 и IВГ, сигнал на выходе которой появляется, если I50>IВГ, переключатель уставок по току срабатывания . Вход фильтра высших гармонических составляющих подключен к выходу фильтра тока нулевой последовательности, выход - к второму входу схемы сравнения абсолютных значений величин I50 и IВГ, первый вход которой подключен к выходу фильтра основной составляющей 50 Гц, выход схемы сравнения абсолютных значений величин I50 и IВГ подключен к управляющему входу переключателя уставок по току срабатывания , сигнал на выходе которого при отсутствии сигнала на управляющем входе равен первой уставке , задаваемой на первом информационном входе переключателя уставок по току срабатывания , а при наличии сигнала на управляющем входе - второй уставке , задаваемой на втором информационном входе, выход переключателя уставок по току срабатывания подключен к второму входу измерительного органа тока, сигнал на выходе которого появляется при . 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении чувствительности и расширении области применения токовой защиты нулевой последовательности с двумя подведенными величинами при устойчивых и дуговых перемежающихся замыканиях на землю в электрических сетях среднего напряжения, работающих с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов замыкания на землю. Устройство содержит на каждой линии датчик тока нулевой последовательности, измерительный трансформатор напряжения нулевой последовательности, релейный измерительный орган тока с задаваемой уставкой на срабатывание, модуль автоматической адаптивной коррекции тока уставки на срабатывание, выход которого подключен к второму входу релейного измерительного органа тока с задаваемой уставкой на срабатывание, первый, второй, третий и четвертый полосовые частотные фильтры, первый и второй блоки переключения, дифференциатор, первый и второй блоки вычисления среднеквадратичного значения, элемент временной задержки. 11 ил.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение селективности и устойчивости функционирования защиты электрических сетей среднего напряжения 6-35 кВ от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ). Устройство защиты содержит согласующие преобразователи тока и напряжения нулевой последовательности, полосовые частотные фильтры, дифференциатор, схему сравнения фаз двух величин, пусковой орган напряжения нулевой последовательности, блок фиксации кратковременных замыканий на землю, включающий элементы оперативной и долговременной памяти с двумя входами - записывающим и стирающим, первый элемент временной задержки, формирователь кратковременного импульса по переднему фронту входного сигнала, первый элемент И, счетчик числа пробоев изоляции, блок контроля длительности бестоковых пауз, блок токовой направленной защиты нулевой последовательности; второй и третий элементы И, первый и второй элементы ЗАПРЕТ с одним информационным и двумя запрещающими входами каждый, элемент ИЛИ, второй элемент временной задержки, четыре выходных реле. Выход схемы сравнения фаз двух величин подключен к входам элемента временной задержки, формирователя кратковременного импульса по переднему фронту входного сигнала, блока контроля длительности бестоковых пауз и к информационному входу второго элемента ЗАПРЕТ. Записывающий вход элемента оперативной памяти подключен к выходу первого элемента временной задержки. Стирающий вход подсоединен к выходу формирователя кратковременного импульса по переднему фронту входного сигнала. Выход элемента оперативной памяти подключен к первому входу первого элемента И, выходом подключенного к входу счетчика числа пробоев изоляции и к записывающему входу элемента долговременной памяти. Первый выход блока контроля длительности бестоковых пауз подключен к первому входу второго элемента И и к первым запрещающим входам первого и второго элементов ЗАПРЕТ, а второй выход - к первому входу третьего элемента И и ко вторым запрещающим входам первого и второго элементов ЗАПРЕТ. Выход пускового органа напряжения нулевой последовательности подсоединен ко вторым входам первого, второго и третьего элементов И. Входы блока токовой направленной защиты нулевой последовательности подключены к выходам согласующих преобразователей тока и напряжения нулевой последовательности соответственно, а выход - к информационному входу элемента ЗАПРЕТ. Выход элемента долговременной памяти подключен к первому выходному реле, выходы второго и третьего элементов И соответственно ко второму и третьему выходным реле. Выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ подсоединены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен через второй элемент временной задержки к четвертому выходному реле. 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - достоверное определение поврежденной линии среди других линий сети, позволяющее создать селективную защиту электрических сетей от однофазного замыкания на землю в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ с изолированной или резонансно компенсированной нейтралью. Способ заключается в фиксации момента замыкания на землю, подключении дополнительно источника синусоидального напряжения переменной частоты выше 50 Гц на шины распределительного устройства питающего линии электропередач, изменении частоты дополнительного источника синусоидального напряжения до момента резонанса напряжения, измерении значения тока с использованием датчиков тока высокой частоты в момент резонанса напряжения, сравнении значений измеренных высокочастотных токов отходящих линий и определении отходящей линии с однофазным замыканием на землю. При этом значение тока на резонансной частоте в поврежденной отходящей линии электропередачи на несколько порядков больше, чем ток на отходящей линии электропередачи без замыкания на землю. Способ может быть реализован на базе известных микропроцессорных устройств. 4 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат заключается в повышении эффективности действия токовой защиты от однофазных замыканий на землю, происходящих через переходное сопротивление, за счет коррекции ее алгоритма работы в соответствии с величиной асимметрии проводимостей фаз линий относительно земли. Для этого устройство токовой защиты снабжено модулем вычисления асимметрии проводимостей фаз линий на землю, первый вход которого связан с датчиком измерения проводимости линии относительно земли, второй его вход соединен с измерительным трансформатором напряжения, а выход подключен к третьему входу модуля вычисления коэффициента неполноты замыкания на землю. 1 ил.

Наверх