Устройство защиты от однофазных замыканий на землю на линиях сети с заземленной нейтралью

 

}}}} 556532

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.06.75 (21) 2141704/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 20.04.77 (51) М. Кл.2 Н 02Н 3/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель

К. И. Баумштейн

Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей «Энергосетьпроект» (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ

НА ЗЕМЛЮ НА ЛИНИЯХ СЕТИ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты от однофазных замыканий на землю на линиях сети с заземленной нейтралью.

Известны устройства защиты, в которых в качестве избирателей поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю используется комплект реле сопротивлений типа

КРС-4 (1). Комплект содержит три реле сопротивления, каждое из которых включено на 10 фазное напряжение и ток фазы, компенсированный током нулевой последовательности. В основу принципа действия реле комплектов положен способ сравнения абсолютных значений электрических величин

15 (0 — 2„(1,р+ К,З/,)) и (Л, (/р+К,31,)). Недостатком таких устройств является малая чувствительность к коротким замыканиям 20 через переходные сопротивления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство защиты от однофазных замыканий на землю на линиях сети с заземленной 25 нейтралью, содержащее многофазное направленное реле сопротивления, реагирующее на нахождение в одной полуплоскости всех векторов компенсированных напряжений и вектора тока нулевой последовательности обрат- 30 ного знака, выход которого подключен к реагирующему органу (2).

В таких устройствах отсутствует избирательность поврежденной фазы, что делает невозможным их использование совместно с устройством однофазного автоматического повторного включения.

Чтобы обеспечить возможность определения поврежденной фазы, в предлагаемое устройство дополнительно введены пофазно формирователи прямоугольных импульсов фазных напряжений, элемент «Запрет», расширители импульсов, пофазные реагирующие органы, логические элементы «И» и «ИЛИ», причем первые входы элемента «И» подсоединены к формирователям импульсов, другие — к выходу многофазного реле сопротивления, а выходы — к входам элемента «ИЛИ» других фаз и через элемент «Запрет» и расширитель импульсов соединены с пофазным реагирующим органом, при этом выход элемента

«ИЛИ» подключен к управляющему входу элемента «Запрет».

С целью повышения надежности этого устройства к выходу формирователя прямоугольных импульсов подсоединен логический элемент «НЕ». Кроме того, в него дополнительно введены элементы задержки, «Запрет», «ИЛИ» и расширитель импульсов, причем к выходу многофазного направленного реле сопротивле556532 ния подключены соединенные последовательно элемент задержки, элемент «Запрет» и расширитель импульсов, причем управляющий вход элемента «Запрет» через элемент «ИЛИ» подсоединен к выходам расширителей импульсов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства защиты от однофазных замыканий на землю; на фиг.

2, а — г даны векторные диаграммы сравниваемых величин для случая короткого замыкания на фазе А; на фиг. 3, а — г — диаграммы изменения во времени сравниваемых величин и соответствующие им импульсы по цепям устройства.

Устройство содержит многофазное направленное реле сопротивления 1, входы которого подключены через соответствующие трансформаторы тока, фазные трансреакторы и трансформаторы напряжения к цепям тока и напряжения контролируемой линии, а выходы— к входам логических элементов «И», формирователи прямоугольных импульсов 2, 3, 4, выходы которых подключены к вторичным обмоткам промежуточных фазных трансформаторов напряжения, а выходы через логические элементы «НЕ» 5, 6, 7 к другим входам соответствующих логических элементов «И» 8, 9, 10, выходы которых соединены последовательно с рабочим входом соответствующей логической схемы «Запрет» 11, 12, 13 и через соответствующие элементы «ИЛИ» 14, 15, 16 с запрещающими входами логических элементов «Запрет» 11, 12, 13 в цепяхдругих фаз. Выходы логических элементов «Запрет» 11, 12, 13 соединены последовательно с расширителями импульсов 17, 18, 19, выходы которых в свою очередь соединены с реагирующими органами 20, 21, 22, в цепях пофазного отключения. Цепь трехфазного отключения содержит элемент задержки 23, вход которого подсоединен к выходу многофазного направленного реле сопротивления, а выход подсоединен к рабочему входу логического элемента

«Запрет» 24, к запрещающему входу. которого через логический элемент «ИЛИ» 25 подключены выходы расширителей импульсов цепей пофазного отключения 17, 18, 19, выход элемента «Запрет» 24 подсоединен к расширителю импульсов 26, выход которого соединен с входом реагирующего органа 27.

На фиг. 2, а дана векторная диаграмма сравниваемых величин на входе многофазного направленного реле сопротивления 1; на фиг.

2, б — векторная диаграмма сравниваемых величин на входе логического элемента «И» 5; на фиг. 2,8 — векторная диаграмма на входе логического элемента «И» 6; на фиг. 2,г— векторная диаграмма на входе логического элемента «И» 7.

На фиг. З,а — г приведены диаграммы изменения во времени соответственно компенсированных напряжений U>, Ua, Уа, величины тока нулевой последовательности обратного нака и соответствующие им прямоугольные

40 45

4. импульсы на входе схемы сравнения; на фиг.

3, д — импульсы на выходе логической схемы многофазного реле сопротивления; на фиг.

3, е, 3, з, 3, к — соответственно фазные напряжения в месте установки устройства U, U, U, и соответствующие им сигналы на выходе логических схем «НЕ» 5, 6, 7; на фиг. З,ж, 3, и, 3, л — соответственно сигналы на выходе логических элементов «И» 8, 9, 10; на фиг.

3, м — сигнал на выходе логического элемента «Запрет» 11.

Работа устройства рассмотрена для случая замыкания на землю фазы А в зоне действия и заключается в следующем.

На входе многофазного реле сопротивления

1 сравниваемые вектора трех компенсированных напряжений U>, Ув, Uc и вектора тока нулевой последовательности, обратного знака находятся в одной полуплоскости (фиг. 2,а) и в связи с этим зона совпадения прямоугольных импульсов, соответствующих сравниваемым величинам, определяет сигнал на выходе логической части схемы многофазного направленного реле сопротивления соответствующий импульсу (фиг. 3, д); при этом в соответствии с векторной диаграммой на фиг. 2,6 вектор напряжения на поврежденной фазе, взятый с обратным знаком, располагается в той же зоне одной полуплоскости, что и векторы сравниваемых величин на входе многофазного направленного реле сопротивления.

Следовательно импульсы на входах и на выходе логического элемента «И» 8 совпадают с импульсом на выходе многофазного направленного реле сопротивления 1 (фиг. З,яс).

В соответствии с векторной диаграммой на фиг. 2,8 вектор напряжения фазы В, взятый с обратным знаком, располагается тоже в одной полуплоскости со сравниваемыми векторами на входе многофазного направленного реле сопротивления, однако зона совпадения импульсов, соответствующих этим величинам, будет другая (фиг. З,и) и, следовательно, на входах логического элемента «И» 9 импульсы с выхода многофазного направленного реле сопротивления 1 и с выхода логического элемента «НЕ» 6 появляются не одновременно (фиг, 3, д, 3, з), и сигнал на выходе 9 будет короче, чем сигнал с выхода 1. В соответствии с векторной диаграммой на фиг. 2,г, вектор напряжения фазы С, взятый с обратным знаком, располагается в другой полуплоскости, чем сравниваемые величины на входе многофазного направленного реле сопротивления, зона совпадения соответствующих импульсов будет отсутствовать, следовательно на входах логического элемента «И» 10 только один сигнал, с выхода многофазного направленного реле сопротивления сигнала на выходе 10 не будет.

Таким образом, самый длительный сигнал будет по цепи поврежденной фазы на выходе логического элемента «И» 8, и он совпадает с выходным сигналом многофазного реле

556532

10

6(65 сопротивления; в логических цепях неповрежденных фаз выходные сигналы будут либо короче (фаза В), либо отсутствовать (фаза С).

Логическая цепь каждой фазы имеет логический элемент «Запрет», на рабочий вход которой подается сигнал с соответствующего логического элемента «И», q, на запрещающий вход через логический элемент «ИЛИ» — сигналы от двух других логических элементов

«И». На логический элемент «Запрет» 11 в цепи поврежденной фазы подается рабочий сигнал с выхода логического элемента «И» 8 и запрещающий сигнал через логический элемент «ИЛИ» 14 с выходов логических элементов «И» 9 и 10. Так как рабочий сигнал соответствует поврежденной фазе, а запрещающий — неповрежденным фазам, то длительность рабочего сигнала больше, чем длительность запрещающего, и, следовательно, на выходе логического элемента «Запрет» 11 появится сигнал.

На логический элемент «Запрет» 12 в цепи неповрежденной фазы (В) подается рабочий сигнал с выхода логического элемента «И» 9 и запрещающий сигнал через логический элемент «ИЛИ» 15 с логических элементов «И»

8 и 10. Так как рабочий сигнал в цепи неповрежденной фазы короче, чем запрещающий от поврежденной фазы, выходного сигнала на выходе логического элемента «Запрет» 12 не будет.

На входе логического элемента «Запрет» 13 в цепи неповрежденной фазы (С) рабочий сигнал отсутствует, следовательно выходной сигнал не появится. Таким образом, при однофазных замыканиях на землю срабатывает реагирующий орган только в цепи поврежденной фазы.

Повышение надежности работы устройства при близких однофазных замыканиях на землю, когда фазное напряжение может быть равно нулю, обеспечивается тем, что знакоповоротная схема в цепи фазных напряжений выполняется инвертированием импульсов с выхода фопмирователей прямоугольных импульсов 2, 3, 4, логическими элементами «НЕ»

5, 6, 7, выходные сигналы которых соответствуют либо отрицательным полуволнам фазных напряжений, либо их отсутствию.

Повышение надежного срабатывания устройства в случае срыва отключающего импульса в цепях пофазного отключения обеспечивается по цепям отключения трех фаз при срабатывании многофазного направленного реле сопротивления 1, Если устройство срабатывает по цепям пофазного отключения, то на логический элемент «Запрет» 24 через логический элемент «ИЛИ» 25 поступают длительные блокирующие сигналы с любого из расширителей импульсов 17, 18 и 19, и на рабочий вход логического элемента «Запрет» через элемент задержки 23 поступает сигнал от многофазного направленного реле сопротивления, однако в цепи трехфазного отключения сигнала не появится, так как будет заблоки20

55 рован длительными запрещающими импульсами. Если устройство не сработало по цепям пофазного отключения, а многофазное направленное реле сопротивления 1 сработало, то произойдет отключение трех фаз с выдержкой времени, определяемой схемой задержки

23, так как блокирующие сигналы отсутствуют. Такое выполнение устройства защиты обеспечивает выбор поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю и надежное отключение линии при этих видах повреждения, Формула изобретения

1, Устройство защиты от однофазных замыканий на землю на линиях сети с заземленной нейтралью, содержащее многофазное направленное реле сопротивления, реагирующее на нахождение в одной полуплоскости всех векторов компенсированных напряжений и вектора тока нулевой последовательности обратного знака, выход которого подключен к реагирующему органу, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности определения поврежденной фазы, в него дополнительно введены пофазно формирователи прямоугольных импульсов фазных напряжений, элемент

«Запрет», расширители импульсов, пофазные реагирующие органы, логические элементы

«И» и «ИЛИ», причем первые входы элемента «И» подсоединены к формирователям импульсов, другие — к выходу многофазного реле сопротивления, а выходы — к входам элемента «ИЛИ» других фаз и через элемент

«Запрет» и расширитель импульсов соединены с пофазным реагирующим органом, при этом выход элемента «ИЛИ» подключен к управляющему входу элемента «Запрет».

2. Устройство по п. 1, отлич ающеес я тем, что, с целью повышения надежности, к выходу формирователя прямоугольных импульсов подсоединен логический элемент

«НЕ».

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в него дополнительно введены элементы задержки, «Запрет», «ИЛИ» и расширитель импульсов, причем к выходу многофазного направленного реле сопротивления подключены соединенные последовательно элемент задержки, элемент «Запрет» и расширитель импульсов, причем управляющий вход элемента «Запрет» через элемент «ИЛИ» подсоединен к выходам расширителей импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Комплект реле сопротивления типа

КРС-4. Чебоксарский электроаппаратный завод. Техническое описание и инструкции по эксплуатации ОБК 469516, издание 01.

2. Официальный бюллетень Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР. № 15, 1972.

3. Патент 0о 338004, кл. Н 02Н 3/16, 1967.

556532 г

В6/ХР

Вид е

Eb éÓ

Выи

Выю

ВыФ и

Выл, г7

Аиод и

Ва хйу1К

Составитель Г. Дамская

Техред 3. Тарасова

Редактор С. Заика

Корректор 3. Тарасова

Типография, пп. Сапунова, 2

Заказ 1549/1 Изд. ¹ 399 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, хК-35, Раушская наб., д. 4/5