Устройство для направленной защиты нулевой последовательности от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

 

CoIo3 С@@@тсннй

Сецналнстнческнк

Рес убпнк

« >7924 5 1 (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 090279 (21} 2722788/24 "07 (51) м. кл.з с присоединением заявки М2 (23) Приоритет

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытн fi

Опубликовано 30.12.80, Бюллетень ЙЯ 48 (53) УДК 621. 316..925 (088. 8) Дата опубликования описания 30.12.80. (72) Авторы изобретения

Л.В.Гладилин, B.È.Øóöêèé, Н.И.Чеботаев и A A Васин (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ

НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТ ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к элеКтроэнергетике и предназначено для осуществления направленной защиты от однофаэных замыканий на землю сетей с изолированной нейтралью напряжением 6-10-35 кВ.

Известные устройства для направленной защиты содержат фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых подключены к каналам преобразования тока и напряжекия нулевой последовательности и через фазосравнивающий логический элемент подсоединены к исполнительному реле L1l.

Однако такие устройства имеют невысокую надежность работы в услових нестационарных режимов сетей.

Известно также устройство для направленной защиты, взятое в качестве прототипа, содержащее каналы тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых включены на входы фазочувствительного элемента, нагруженного на пороговый элемент 12j.

Это устройство обладает более высокой надежностью работы в условиях переходного процесса в период образования однофаэного замыкания в сети,. что достигается благодаря использованию в канале тока нулевой последовательности защиты эффективных методов выделения составляющей промышленной частоты.

Однако после ликвидации однофазного замыкания в сети возникает длительный (до 1 c) переходной. режим восстановления симметрии фаз-

1О ных напряжений. Как показывают экспериментальные исследования, переходный режим восстановления симметрии фазных напряжений сопровождается бросками свободно затухаю1.5 щих колебаний тока и напряжения нулевой последовательности.

Частота свободно затухающих колебаний f определяется эквивалентной индуктивностью нулевой послепова26 тельности измерительных трансформаторов напряжения и суммарной емкостью сети относительно земли. В реальных сетях частота / значительно ниже промышленной (10-20 Гц), причем в

25 кривой тока нулевой последовательности отсутствуют высшие гармоники промышленной частоты, имеющие место в режиме однофаэного замыкания.

Нелинейность индуктивностей тран30 сформаторов напряжения способствует

192451 образованию гармонических компонентов н затухающем токе нулевой последовательности -3/, -54 и т.д. В ряде случаев некоторые из них оказываются в .зоне прозрачности. избирательных цепей канала тока нулевой последовательности, в частности, избирательный усилитель промьпапенной частоты оказывается в режиме умножения частоты, К тому же наблюдается изменение фазовых соотношений между затухающим током и напряжением нулевой после довательности и их гармониками.

Таким образом, переходной режим восстановления симметрии фазных напряжений после ликвидации однофазного замыкания на землю в .сети но многих случаях является причиной ложного срабатывания устройстванаправленной защиты.

Целью изобретения является повышение надежности функциокирова- .20 ния устройства.

Для достижения этой цели устройство для направленной защиты нулевой последовательности от однофазного замыкания на землю н сети с изолированной нейтралью, содержащее подключаемые к датчикам тока и напряжения нулевой последовательности каналы тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых подсоединены ко входам фазочувствительного элемента, а выход последнего подключен к пороговому элементу, снабжено логическим элементом И и каналом высокочастотного согласования,35 подключаемым к датчику тока нулевой последовательности и выполненным н виде последовательно соединенных фильтра верхних частот и порогового элемента, причем входы логического элемента И подключены к выходам

4О пороговых элементов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для направленной защиты от однофаэных замыканий на землю для сетей с изолированной ней- 45 тралью.

Устройство для направленной защиты состоит из канала тока нулевой последовательности 1; канала напряжения нулевой последовательности $g

2; фазочувствительного элемента 3; порогового элемента 4; канала высокочастотного согласования 5, содержащего фильтр 6 верхних частот, на выход которого включен пороговый у элемент 7; логический элемент И 8, выходной сигнал которого используется для отключения защищаемой линии

Устройство работает следующим образом.

Б режиме однофазного замыкания на землю каналы 1,2 и элементы 3,4 .выполняют функцию выявления направления протекания тока нулевой последовательности относительно вектора напряжения нулевой последовательности по основной гармонике промышленной частоты. В случае замыкания в защищаемой линии, на выходе порогового элемента 4 появляется логический

Уровень. В режиме однофазного замыкания на землю криная тока нулевой последонательности содержит весьма высокий уровень гармоник пром»паленной частоты, который, поступая на вход канала высокочастотного согласования 5, выделяется фильтром верхних частот б и приводит к срабатыванию рогоного элемента 7 канала высокочастотного согласования. Наличие на двух входах логического элемента 8 высоких логических уровней приводит к появлению на ее выходе сигнала отключения. Непосредственно после ликвидации в сети однофазного замыкания на землю спектр высокочастотных гармоник промышленной частоты в токе отсутствует. Пороговый элемент 7 возвращается в нулевое состояние, следствием чего является блокировка работы защиты по входу логического элемента И 8. Таким образом не происходит ложного отключения линии в период переходного процесса непосредственно после ликвидации однофазного замыкания в сети.

Элементы 1-4 устройства могут быть выполнены на основе существующих устройств защиты, например, устройства ЗЗП-1И, фильтр верхних частот б, пороговый элемент 7 выполняются по изнестным схемам, например, активный фильтр верхних частот на операционном усилителе и релейный пороговый элемент на герконе соответственно. Логический элемент И 8 может быть реализонан на основе электромагнитных реле, Частота среза фильтра верхних частот б и уставка . порогового элемента 7 выбираются из условия срабатывания по уровню высших грамоник промышпенной частоты и отстройки от гармоник свободных колебаний контура нулевой последовательности в режиме восстановления симметрии фазных напряжений. Оптимальной является частота среза 200300 Гц.

Таким образом, устройство позволяет повысить надежность н работе за счет исключения ложных срабатываний, т.е ° неоправданных отключений потребителей электроэнергииу мбжет быть легко реализовано и создает технико-экономический эффект.

Ожидаемый технико-экономический эффект от внедрения одного комплекса защиты на горнодобывающих предприятиях составит 3,0 тыс. рублей

Формула изобретения

Составитель О. Лисицин

Редактор А. Купрякова Техред N.Табакович КорректорГ.Решетннк

Заказ 9593/58 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород,. ул. Проектная, 4

Устройство для направленной защиты нулевой последовательности от однофаэного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключаемые к датчикам

Тока и напряжения нулевой послецовательности каналы тока и напрякения нулевой последовательности, Ьыходы которых подсоединены ко входам фазочувствительного элемента, а выход последнего подключен к пороговому элементу, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, оно снабжено логическим элементом

И и каналом высокочастотного согласования, выполненным в виде последовательно соединенных фильтра верхних частот и порогового элемента, причем входы логического элемента

И подключены к выходам пороговых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 5412 32, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.

2. Кискачи В.М. Защита от однофазных замыканий на землю ЗЗПОписание, наладка и эксплуатация.

>5 М., 1972, с. 41-47.