Устройство для селективной защиты от однофазных коротких замыканий в распределительных сетях напряжением до 1000в с глухозаземленной нейтралью

 

еоявь Фее нее яатеи:ие-те хинин, а агнета;-g ц

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстич вских

Реслублик

«i>657506 (6t) Дополнительное к ввт. саид-ву (22) Заявлено 220271 (21) 1626981/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл.2

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316.

° 925 (088.8) Опубликовано 150479. бюллетень № 14

Дата опубликования описания 180 479 (72) Авторы изобретения

Н.Г. Кордон, A.Ø. Левин, В.И. Роэман, Я.М. Фексон, В.С. Фридман, A.Ñ. Херсонский и Г.С. Чирков

Одесский отдел комплексного проектирования Украинского отделения Всесоюзного государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института Сельэнергопроект (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ЗИЦИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ

КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИН В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В С ГЛУХОЗАЗЕИПЕННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к области ,релейной защиты от однобаэных коротких замыканий в сетях напряжением до

1000 В с глухоэаэемленной нейтралью . и может быть использовано для защиты распределительных линий, отходящих от шин понижающих подстанций.

Необходимость специальной защиты от однофаэных коротких замыканий в 10 рассматриваемых сетях обусловлена тем, что в силу ряда особенностей этих сетей - большого сопротивления нулевой последовательности питающих трансформаторов, относительно большой15 длины распределительных линий, значительных сопротивлений фаэных и нулевого проводов и т.п, — защита от мно» гофазных повреждений не обеспечивает чувствительную защиту от однофазных 2О коротких замыканий линий даже небольшой протяженности вследствие относительно малых величин токов коротких ваьыканий при однофаэных повреждениhx (в 4-10 раэ меньших токов при двухфазных и трехфазных коротких заМыканиях).

Однофаэные короткие замыкания в рассматриваемых сетях возможны двух видов: фаза-нуль и фаза-земля, 30

Предлагаемое устройство предназначено для защиты от однофаэных коротких замыканий фаза-нуль и тех коротких замыканий фаза-земля, при которых ток замыкания соизмерим по величине с током замыкания на нулевой провод в пределах защищаемой линии.

Известны устройства защиты, предназначенные для защиты рассматриваемых сетей только от коротких замыканий фаза-нуль, с включением реле прямого или косвенного действия в нулевой провод линии. В укаэанных устройствах не обеспечивается действие защиты при коротком замыкании фазаэемля помимо нулевого провода, поскольку ток повреждения при этом может проходить как по нулевому проводу поврежденной линии, так и по нулевому проводу неповрежденной линии, а также в земле, Кроме того, в этих устройствах снижается чувствительность защиты при коротких замыканиях фаза-нуль ввиду отсоса тока в землю через повторные заземления нулевого провода.

Известны другие устройства защиты, предназначенные для защиты от замыканий на землю, как металлических, так

6575 и через большие переходные сопротивления (1). Естественно, что требование,к большой чувствительности укаэанных устройств требует отстройки от всех видов небаланса нормального режима.

Главной причиной небаланса являет- 5 ся несимметрия, обусловленная несимметричной нагрузкой фаз защищаемой линии, Отстройка от небаланса, вызванного несимметрией, обеспечивается эа 10 счет применения в раccMaтриваемых устройствах трансформаторов нулевой последовательности, сердечник которых охватывает как фаэные, так и нулевой провод защищаемой линии. Прй этом )5 сумма токов и результирующий магнитный поток в нормальном режиме равны нулю, если пренебречь токами отсоса через повторные заземления нулевого провода. 20

Замыкание любого из фазных проводов на землю приводит к нарушению указанного баланса, так как ток замыкания (или часть его) проходит помимо нулевого провода защищаемой линии,.

Указанный принцип, позволяя сделать защиту более чувствительной к замыканиям на земле, делает ее нечувстви- ° тельной к замыканиям фаза-нуль.

Рассматриваемый принцип компенсации тока небаланса,вызванного несимметричной нагрузкой линии, осуществлен в ряде отечественных и зарубежных устройств защиты от замыканий на землю, в частности в селективном устройстве для защитных аппаратов от то- З5 ков утечки (2).

Указанное устройство содержит систему обнаружения (измерительный орган) в виде трансформатора нулевой последовательности, систему накопле- 40 ния энергии и выдержки времени, образованную выпрямительным мостом и конденсатором>орган порога напряжения-, стабилитрон (диод Зенера) и систему исполнения, действующую на отклю- 45 чение выключателя.

Устройство предложено в виде приставки к защитному выключателю.

Недостатками известных устройств являются нечувствительность к однофаэным коротким замыканиям фаза-нуль) не решается схемно компенсация влияния тока небаланса на выдержку времени, необходимость которой возникает при несимметричной нагрузке фаз; выдержка времени защиты обратно ,пропорциональна току повреждения, Это обстоятельство, не являясь само по себе, недостатком, может однако 60 привести к неселективному действию устройства по отношению к защите, ус тановленной у потребителя.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей пу- 65

Об 4 тем выявления замыканий типа фазануль и повышение надежности, Укаэанная цель достигается следующими средствами ° ,цля обеспечения чувствительности к обоим видам однофаэных коротких замыканий в качестве измерительного органа применяется трансформатор нулевой последовательности, сердечник которого охватывает только фазные провода защищаемой линии. При этом возникает необходимость принятия специальных мер для отстройки от небаланса, вызванного несимметричной нагрузкой.

Компенсация влияния тока небаланса на выдержку времени защиты осуществляется путем заблаговременного заряда конденсатора, совмещающего функции органов накопления энергии и выдержки времени, от постороннего источника (например, фаэного напряжения сети) до напряжения, заведомо превышающего величину напряжения при заряде конденсатора от тока небаланса.

Указанное переменное напряжение от постороннего источника выпрямляется и стабилизируется при помощи кремниевого отабилитрона.

Осуществленная таким образом компенсация влияния тока небаланса на выдержку времени защиты позволяет отсчитывать время срабатывания защиты от постоянного заранее заданного порога.

Выдержка времени защиты для обеспечения селективности выполнения ограниченно-зависимой от тока повреждения, причем ограничение в зоне минимальных выдержек времени (больших кратностей тока повреждения) производится за счет насыщения сердечника трансформатора нулевой последовательности при определенной, превышающей ток срабатывания, величине тока повреждения. Указанйая мера дает возможность уменьшить выдержку времени защиты в зоне наибольших выдержек времени (малых величин тока-повреждения) за счет подбора резистора в цепи заряда конденсатора.

Схема устройства приведена на чертеже.

Трансформатор 1 нулевой последовательности, совмещающий функции измерительного органа и источника питания, выполняется с отводами для перестановки уставок по току при помощи переключателя 2. Выпрямительный мост

3 осуществляет выпрямление вторичного тока источника питания,заряжающе-" го через резистор 4 конденсатор 5, совмещающий функции органов накопления энергии и выдержки времени. Переключатель б служит для изменения уставок по времени, Порог по напряжению срабатывания осуществляется стабилитроном 7, открывающим тиристор 6 в цепи. отключающей катушки выключателя

5 65750

9, (ПОзицией 10 обозначен блокконтакт выключателя, разрывающий .цепь после го отключения) . Резистор ll и стабилитрон 12 обеспечивают согласование, выпрямление и стабилизацию напряжения от постороннего источника, необходимого для компенсации тока небалан- 5 са, При помощи диода 13, включенного в цепь заряда конденсатора со стороны постороннего источника напряжения, и моста 3 со стороны трансформатора тока нулевой последовательности за-. р ряд конденсатора осуществляется по схеме ИЛИ, что повышает надежность по сравнению со схемой И, так как позволяет устройству работать и при отсутствии напряжения от постороннего источника. В частности, при симметричной нагрузке необходимость в предварительном заряде конденсатора отпадает, напряжение от постороннего ис-, гочника не подводится.

Элементы 11, 12, 13 не устанавливаются.

Схема работает следующим сбразом, В нормальном режиме работы недействие защиты обеспечивается эа счет 25 уставки по току, превышающей максимальный расчетный небаланс. При однофазном коротком замыкании на нулевой провод или на землю на защищаемой линии величина выпрямленного напряже- 30 ния вторичной обмотки трансформатора нулевой последовательности превысит напряжение от постороннего источника, диод 13 запирается и с выдержкой времени, определяемой резистором 4, про- gg исходит доэаряд конденсатора 5. При ,увеличении напряжения на зажимах кон» денсатора до величины, соответствующей напряжению пробоя стабилитрона 7,. последний пробивается и открывает ти- 40 ристор 8, Происходит разряд конденса тора 5 на отключающую катушку 9 выключателя. После отключения выключателя цепь разрывается блок-контактом

10.

Использование трансформатора нулевой последовательности с сердечником, 6 6 охватывающим только фазные провода, позволяет обе-.печить одинаковую чув- ствительность схемы к коротким замыканиям фаза-нуль и фаза-земля, так как в обоих случаях срабатывание защиты вызывается полным током повреждения независимо от того, происходит ли он по нулевому проводу или в земле.

Предл аг аемое устройство, кроме своего основного назначения, может использоваться для защиты от обрыва проводов линий, а также в качестве резервной защиты ст несимметричных междуфаэных коротких замыканий.

Устройство выполняется в виде приставки к автоматическому выключателю, имеющему защиту от междуфазных коротких замыканий. формула изобретения

Устройство для селективной защиты от однофаэных коротких замыканий в распределительных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности и выпрямительный мост, к выходу которого через резистор подключен конденсатор, и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем вы явления замыканий типа фаза-нуль и повышения надежности, нулевой провод распределительных сетей расположен с внешней стороны магнитопровода упомянутого трансформатора тока нулевой последовательности, а выводы упомянутого конденсатора подключены к дополнительному стабилизированному источнику постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал Техника в сельском хозяйстве, 1969, 9 12, с. 37-38, 2, Патент Франции Р 1557120, кл. Н 02 h г,1969.

657506

Заказ 2749/66 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного ксиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра скан наб

4 5 филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Васькова

Редакто Н. Коган Тех д Н.Вабурка Ко екто Шекма