Устройство максимальной токовой защиты присоединений от двойных замыканий на землю

Авторы патента:

Клецель Марк Яковлевич (KZ)

Бергузинов Асхат Нурланович (KZ)

Демидов Денис Сергеевич (KZ)

Никитин Константин Иванович (RU)

H02H7/268 - Схемы защиты для конкретных типов электрических машин и аппаратов или для секционированной защиты кабельных и воздушных сетей, осуществляющие автоматическую коммутацию в случае недопустимого отклонения от нормальных рабочих параметров (конструктивное сопряжение защитных устройств с конкретными машинами или аппаратами и их защита, без автоматического отключения - см. в подклассе, соответствующем этой машине или этому аппарату)

H02H7/26 - секционированная защита кабельных или воздушных сетей, например для отключения участка, на котором произошло короткое замыкание, замыкание на землю или дуговой разряд (определение местоположения повреждений в кабелях G01R 31/08)

H02H3/093 - с реле времени

Владельцы патента RU 2653365:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике релейной защиты. Техническим результатом является обеспечение селективной работы максимальной токовой защиты при двойных замыканиях в сети с изолированной нейтралью путем отключения присоединения, на котором произошло первое замыкание на землю, без использования сигналов от остальных присоединений и повышение чувствительности к этим замыканиям. Согласно изобретению устройство для защиты от двойных замыканий на землю (фиг. 1) содержит для каждой фазы реле тока (5), (6), (7), реле тока (4), подключенное к фильтру тока нулевой последовательности, блок определения поврежденной фазы, содержащий три элемента И (9), (10), (11) с одним прямым и двумя инверсными входами, подключенные выходами к элементу ИЛИ (12), элемент И (13) и указательное реле (15), причем элементы И (9), (10), (11) выходами подключены к элементу ИЛИ (12), выход реле времени (8) и выход ИЛИ (12) подключены к входам элемента И (13), выход которого подключен к реле времени (14), выход реле времени (14) подключен к входу указательного реле (15) и далее в цепь отключения выключателя присоединения. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты электроустановок от двойных коротких замыканий в сети с изолированной нейтралью.

Известно устройство максимальной токовой защиты, содержащее реле тока, подключенные к двум трансформаторам тока одноименных фаз линий, реле времени и выходное промежуточное реле [Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976, с. 560].

Недостатком этого устройства является то, что при двойных замыканиях на землю на фазах, на которых установлены трансформаторы тока, возможно отключение двух присоединений вместо одного, что негативно сказывается на электроснабжении потребителей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство максимальной токовой защиты, избирающей отключаемое в случаях двойных замыканий на землю присоединение по опережающей фазе, содержащее токовые реле, подключенные к трансформаторам тока для каждой из фаз А, В, С, промежуточное реле и реле времени [Поляков В.Е., Федотов В.П., Шарнин Ю.К. Централизованная токовая защита распределительных сетей 6-35 кВ. М.-Л.: Энергия, 1966, 172 с. с ил.].

Недостатком этого устройства является то, что для отключения каждого присоединения необходимо иметь сигналы о работе пусковых органов нескольких присоединений с большим порядковым номером, чем данное, и сигналы о бездействии пусковых органов всех присоединений, кроме данного. Данный вариант выполнения защиты существенно усложняет выполнение вторичных схем электроустановок и снижает эксплуатационную надежность.

Задачей изобретения является обеспечение селективной работы максимальной токовой защиты при двойных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью путем отключения присоединения, на котором произошло первое замыкание на землю без использования сигналов от остальных присоединений и повышение чувствительности к этим замыканиям.

Предложенное устройство для максимальной токовой защиты, так же, как и в прототипе, содержит токовые реле, подключенные к трансформаторам тока для каждой из фаз А, В, С, соответственно первое (1), второе (2), третье (3), реле тока (4), подключенное к фильтру тока нулевой последовательности и реле времени (8).

Согласно изобретению введены три реле тока, подключенные к трансформаторам тока для каждой из фаз А, В, С, соответственно пятое (5), шестое (6), седьмое (7), три элемента И - девятый (9), десятый (10), одиннадцатый (11) - с одним прямым и двумя инверсными входами, реле времени (14), элемент ИЛИ (12), элемент И (13) и указательное реле (15), причем элементы И (9), (10), (11) выходами подключены к элементу ИЛИ (12), выход реле времени (8) и выход ИЛИ (12) подключены к входам элемента И (13), выход которого подключен к реле времени (14), выход реле времени (14) подключен к входу указательного реле (15) и далее в цепь отключения выключателя присоединения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства.

Устройство для защиты от двойных замыканий на землю (фиг. 1) содержит для каждой фазы реле тока (5), (6), (7), реле тока (4), подключенное к фильтру тока нулевой последовательности, блок определения поврежденной фазы, содержащий три элемента И - (9), (10), (11) - с одним прямым и двумя инверсными входами, подключенные выходами к элементу ИЛИ (12), элемент И (13) и указательное реле (15), причем элементы И (9), (10), (11) выходами подключены к элементу ИЛИ (12), выход реле времени (8) и выход ИЛИ (12) подключены к входам элемента И (13), выход которого подключен к реле времени (14), выход реле времени (14) подключен ко входу указательного реле (15) и далее в цепь отключения выключателя присоединения.

Устройство работает следующим образом. В режиме нагрузки, пуска и самозапуска отсутствуют сигналы от реле тока, подключенного к фильтру тока нулевой последовательности, и сигналы на выходе блока определения поврежденной фазы, т.к. данные режимы являются симметричными. Поэтому на выходе элемента (13) и исполнительного органа сигнала нет и защита не приходит в действие. Это позволяет повысить чувствительность к двойным замыканиям на землю, не отстраивая ток срабатывания защиты от токов самозапуска.

При однофазном замыкании на землю, например на фазе С (фиг. 2), срабатывает реле (4), подключенное к фильтру тока нулевой последовательности, сигнал поступает на вход реле времени (8) и начинается отсчет выдержки времени. Затем сигнал с выхода реле времени (8) поступает на верхний вход элемента И (13). Срабатывание защиты не происходит, т.к. отсутствует сигнал на нижнем входе элемента И (13). При появлении двойного замыкания на землю на соседнем присоединении, например на фазе В, срабатывает реле тока (7) фазы С, реле тока (5) фазы А и (6) фазы В не приходят в действие, поэтому на выходе элемента И (11) появляется сигнал и поступает на нижний вход элемента ИЛИ (12). Сигнал с выхода элемента ИЛИ (12) поступает на нижний вход элемента И (13). Сигнал с выхода элемента И (13) поступает на вход реле времени (14) и начинается отсчет выдержки времени, после чего сигнал поступает на указательное реле (15) и далее в цепь отключения выключателя присоединения. Отключения соседнего присоединения, через трансформатор тока фазы В которого также протекал ток двойного замыкания на землю, не произойдет, т.к. в защите, установленной на соседнем присоединении, не был произведен отсчет выдержки времени на реле (8) и отсутствовал сигнал на выходе элемента И (13). Выдержка времени реле (14) выбирается равной нулю в случае, если защита установлена на конечных потребителях. Уставки вышестоящих присоединений выбираются по ступенчатому принципу.

Устройство максимальной токовой защиты от двойных замыканий на землю, содержащее токовые реле, подключенные к трансформаторам тока для каждой из фаз А, В, С, соответственно первое (1), второе (2), третье (3), реле тока (4), подключенное к фильтру тока нулевой последовательности и реле времени (8), отличающееся тем, что введены три реле тока, подключенные к трансформаторам тока для каждой из фаз А, В, С, соответственно пятое (5), шестое (6), седьмое (7), три элемента И - девятый (9), десятый (10), одиннадцатый (11) - с одним прямым и двумя инверсными входами, реле времени (14), элемент ИЛИ (12), элемент И (13) и указательное реле (15), причем элементы И (9), (10), (11) выходами подключены к элементу ИЛИ (12), выход реле времени (8) и выход ИЛИ (12) подключены к входам элемента И (13), выход которого подключен к реле времени (14), выход реле времени (14) подключен к входу указательного реле (15) и далее в цепь отключения выключателя присоединения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей посредством реализации поперечной дифференциальной защиты, что позволяет определить межвитковые замыкания в фазах.

Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики // 2645750

Использование: в области электротехники для защиты электрических линий и приборов. Технический результат - повышение надежности работы электрических сетей 6-35 кВ за счет реализация функции контроля напряжения.

Устройство и способы для восстановления функциональности элементов питания в многоэлементных источниках питания // 2644009

Использование – в области электротехники. Технический результат – восстановление функциональности элементов питания в многоэлементных источниках питания.

Способ защиты с приемной стороны двух параллельных линий с односторонним питанием // 2640353

Использование – в области электротехники. Технический результат - повышение надежности защиты с приемной стороны двух параллельных линий с односторонним питанием.

Устройство управления и защиты трехфазной нагрузки с возможностью бесконтактного контроля перекоса фаз // 2633393

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы устройства как с четырехпроводной, так и с трехпроводной трехфазной сетью, а также повышение надежности устройства за счет обеспечения бесконтактного контроля величины перекоса фаз, который в режиме реального времени позволяет следить за изменением величины перекоса.

Система защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания и способ управления системой // 2582593

Изобретение используется в области электротехники и электромашиностроения. Технический результат: повышение эксплуатационного ресурса обмотки статора, повышение надежности и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора при его минимальных массогабаритных показателях.

Блок источника постоянного тока для блока обеспечения энергии // 2577031

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты блока питания от повреждения при уменьшении автоматического выключателя.

Инвертор напряжения и способ управления таким инвертором // 2567738

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к реверсивным инверторам напряжения для преобразования постоянного напряжения в переменное, допускающими неисправности в виде короткого замыкания или размыкания цепи, и к способам управления такими инверторами.

Устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника // 2566613

Изобретение относится к устройствам защиты гидротурбины от механических поломок. Устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника содержит датчики тока 1, выполненные на базе установленных в цепь статора синхронного генератора измерительных трансформаторов тока по одному на каждую фазу, датчик давления 2, блок 3 сравнения с нормальными значениями тока статора генератора, блок 4 сравнения с нормальным значениям давления в напорном водоводе, блок 5 задания нормального значения тока статора генератора, блок 6 задания нормального значения давления, блок 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора генератора, блок 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения давления в напорном водоводе, блок 9 задания уставки по отклонению тока статора генератора, блок 10 задания уставки по отклонению давления в напорном водоводе, блок 11 выработки аварийного сигнала, блок 12 управления системами гидротурбины и генератора.

Устройство для защиты от дуговых замыканий ячеек комплектных распределительных устройств // 2559817

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат: повышение быстродействия защиты при дуговых замыканиях в ячейках комплектных распределительных устройств.

Способ направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий // 2650488

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий.

Способ и устройство защиты для контроля силового переключателя в электрической сети энергоснабжения // 2649320

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрической сети электроснабжения. Техническим результатом является ускоренное и надежное распознавание продолжающегося протекания тока или прерывания протекания тока.

Устройство для защиты четырех параллельных линий // 2636801

Использование – в области электротехники. Технический результат - уменьшение металлоемкости устройства.

Совмещённый волоконно-оптический трёхфазный датчик открытой электрической дуги // 2631056

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности одним устройством контролировать токи, протекающие во всех трех фазах высоковольтной цепи при возникновении электрической дуги.

Устройство защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю // 2614528

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - обеспечение селективности защиты.

Модульное устройство контроля и управления сигналами релейной защиты и противоаварийной автоматики // 2609790

Использование - области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности изменения конфигурации исполнительной схемы, уставок, положений ключей управления шкафа УПАСК с помощью ввода или вывода команд управления как местным обслуживающим персоналом, так и через АРМ диспетчера.

Обнаружение неисправностей в системе энергоснабжения с децентрализованным энергоснабжением // 2608555

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности распознавания неисправностей.

Способ и устройство для контроля точки подвода энергии в сети энергосбережения // 2608181

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в снижении вероятности возникновения перегрузки в точке подвода энергии.

Устройство защиты силовых отсеков и способ защиты силовых отсеков // 2603012

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение управления силовым отсеком в случае отсутствия состояния отказа.

Улучшение защиты электродвигателя электропривода постоянного тока // 2602271

Изобретение относится к электрической сети постоянного тока для подводных и надводных транспортных средств, а также морских буровых платформ, содержащей по меньшей мере один расположенный в соответствующей ветви источника источник (12, 13) постоянного тока и по меньшей мере один расположенный в соответствующей ветви электродвигателя приводной электродвигатель (2) постоянного тока.

Устройство для обнаружения сверхтока // 2648978

Изобретение относится к области электротехники. Заявлено устройство (1) для обнаружения сверхтока, содержащее амперметр (UR), первый счетчик (ZI) и коммутационный элемент (SW), при этом амперметр (UR) измеряет ток (I), проходящий через устройство (1), а коммутационный элемент (SW) подходит для прерывания прохождения тока через устройство (1), причем при измерении амперметром (UR) тока (I), превышающего первое пороговое значение (Iref,1) тока, значение первого счетчика (ZI) изменяется на первый размер (INC1) шага в первом направлении (+), а при измерении амперметром (UR) тока (I), превышающего второе пороговое значение (Iref,2) тока, значение первого счетчика (ZI) изменяется на второй размер (INC2) шага в первом направлении (+), причем второе пороговое значение (Iref,2) тока по абсолютной величине больше первого порогового значения (Iref,1), а второй размер (INC2) шага по абсолютной величине больше первого размера (INC1) шага, при этом после изменения значения счетчика текущее значение первого счетчика (ZI) сравнивается с первым предельным значением (ZI,MAX) счетчика, причем при достижении предельного значения (ZI,MAX) счетчика или его превышении работа коммутационного элемента (SW) на длительное время управляется таким образом, что прерывается прохождение тока, а в противном случае работа коммутационного элемента (SW) на предопределенное время (taus) управляется таким образом, что прохождение тока прерывается.