Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю

 

(72} Авторы изобретения

Л. Е. Дударев, П. В. Комиссаров и (7l} Заявитель.донецкий ордена трудового:Красного 3 политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕИЛО

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от замыкания фазы на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, в том числе и к защитам от поражения человека электрическим током в высоковольтных сетях с повышенной опасностью (шахты, карьеры, торфоразработ.-.и), и предназначено для избирательного отключения присоединений с наиболее опасным saмыканием фазы на землю через большое переходное сопротивление, в том числе и через тело человека.

По основному авт.св. Ф 754547 известно устройство защиты от замыкания на землю, содержащее датчики напряжения и тока, по два разнополярных взаимоблокирующихся пороговых элемента в цепях напряжения и тока, два логических элемента И, блок возврата, устройство блокирования возврата, ис нолнительный орган (1 }.

Устройство предназначено для селективного обнаружения присоединения с замыканием фазы на землю по факту наличия переходных процессов в токе и напряжении нулевой последовательности независимо,от разновидностИ повреждения и степени его опасности.

В то же время в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью имеют место особо опасные замыкания фа16 зы на землю через тело человека, при обрыве и падении провода воздушной линии на слабопроводящие предметы и землю, при замыкании фазы на корпус двигателя с оборванной цепью основно1% го защитного заземления и др. В сетях, где вероятность таких повреждений велика (сетн шахт, карьеров, торфоразработок и др.) к защитам от эа29 мыкания на землю предъявляется тре" бование немедленного отключения поврежденного присоединения. В то же время и в таких сетях основная масса замыкания фазы на землю не представля0197 4

3 86 ет непосредственной опасности для человека и животных, т.е. происходит на хорошо заземленные оболочки, корпуса и металлические конструкции. Это означает, что устройство, как и все другие известные аналогичного назначения, осуществляет излишние отключения, что снижает надежность электроснабжения.

Перечисленные опасные замыкания характеризуются тем, что они происходят через большое переходное сопротивление. Известно, что при замыкании фазы на землю непосредственно через тело человека активное сопротивление не снижается ниже 600 Ом даже при напряжениях 6-10 кВ. Исследованиями установлено, что при замыкании фазы на землю через сопротивление 100 Ом и. бо ее переходный процесс в реальных сетях имеет апериодический характер с четко выраженной первой гармоникой в токе и напряжении нулевой последовательности, а при замыканиях через меньшее cîíðîòèâëåínå — периодичес. кий с четко выраженными. высокочастотными составляющими. Таким образом, . избирательность защиты к наиболее опасным замыканиям может быть обеспечена при контролировании характера йереходного процесса.

Цель изобретения — обеспечение избирательности устройства защиты к замыканиям на землю через переходное сопротивление от 100 Ом и более.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными вспомогательным фильтром, двумя разнополярными пороговыми элементами, логическим элементомИ-HR, вспомогательным логическим,элементом И и дополнительным исполнительным органом, причем вход частотного фильтра соединен с выходом датчика тока, второй:вход вспомогательного логического элемента И подключен к выходам основного и дополнительного логических элементов И, а дополнительные входы вспомогательных разнополярных пороговых элементов соединены с выходами блока возврата.

На чертеже изображена функциональная схема. предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 напряжения, на выход которого подключе. ны разнополярные взаимноблокирукицие пороговые элементы 2 и 3, датчик 4 тока, .на выход которого подключены разнополярные пороговые элементы, 5

3S и б, выходы разнополярных пороговых элементов одинаковой полярности 2 и 5 и 3 и б соединены соответственно со входами логических элементов.И 7 и 8, выходы которых соединены оо входом исполнительного органа 9, дополнительные входы пороговых органов 2, 3, 5 и 6 соединены с выходами блока 10 возврата, который по входу соединен с органом 11 блокирования возврата„ включенного на. один из выходов датчика напряжения. На дополнительный выход датчика 4 тока включен вход частотного фильтра 12, на выход которого включены вспомогательные разнополярные пороговые элементы 13 н 14, к выходам которых включен логический элемент И-НЕ 15, на выход которого подключен один из входов вспомогательного логического элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом, логических элементов И .7 и 8, .а выход соединен с входом дополнительного исполнительного органа 17. Дополнительные входы вспомогательных пороговых органов 13 и 14 соединены с аналогичными выходами пороговых элементов 2, 3, 5 и 6 и соответственно с выходом блока 10 возврата.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании фазы на землю на выходе датчиков 4 и 1 тока и напряжения появляется периодический или апериодический сигнал в зависимости от характера замыкаиия. На поврежденном присоединении в зависимости от полярности срабатывают пороговые элементы 2 и 5 или 3 н б н на логические элементы И 7 илй 8 подаются оба входных сигнала, поэтому исполнительный орган 9.приходит в действие. Пороговые элементы 2, 5, 3 и 6, сработав, запускают блок:10 возврата, который через некоторое время возврацает устройст- во в исходное состояние, если замыкание .кратковременное. Если замыкание устойчивое, то орган 11 блокирования возврата по факту наличия напряжения нулевой последовательности блокирует блок возврата на все время существования повреждения. Таким образом устройство селективно фиксирует факт замыкания на землю. На неповрежденном присоединении срабатывают разнополярные пороговые элементы 2 и б или 3 н. 5, поэтому сигнал на выход не проходит. В случае опасного замыкания, когда имеет место апериодический ха5 8601 рактер переходного процесса через частотный фильтр 12 проходит только один импульс, соответствующий скачкообразному фронту тока и может сработать только один из вспомогательных пороговых элементов 13 и. 14, но этого недостаточно для изменения состояния логического элемента И-НЕ, поэтому на один из входов логического элемента И 16 продолжает поступать сигнал, 1О а на второй его вход подается сигнал от одного из сработавщих логических элементов И 7 или 8, поэтому появив- . шийся выходной сигнал логического эле.мента И 16 приводит в действие допол- 1 нительный.исполнительный орган 17, ко.торый подает команду иа отключение присоединения с опасным повреждением.

В случае неопасного замыкания ток имеет вид высокочастотного затухающе- ро го периодического импульса, поэтому на выходе фильтра 12 появляется сигнал обоих полярностей и срабатывают оба пороговых элемента 13 и 14, на выходе логического элемента И 16 подает-2S

cR только один сигнал и дополнительный исполнительный орган 1? не срабатывает. Действие устройства в этом случае ограничивается срабатыванием только одного исполнительного орга- . Ç0 .на 9, выход которого может воздействовать на сигнап.

Предлагаемое устройство позволяет наиболее простым способом и при мини- 3s мальком числе дополнительно включенных элементов обеспечить избиратель" ное действие защиты от замыкания на землю при наиболее опасных замыканиях, в том числе и.через тело челове- 4О ка. Такая избирательность действия защиты исключит большое число иэлишних отключений при практически таком же уровне безопасности, который имеет место при неизбирательном. защитном 45

97 отключении, что, во-первых, повысит уровень надежности электроснабжения, а во-вторых, позволит расширить o6- ласть целесообразного применения защитного отключения. Это сократит число случаев смертельного травмирования людей в установках высокого напряжения.

Наиболее эффективно применение предлагаемого устройства в сетях и установках с повышенной опасностью поражения человека, к числу которых относятся сети шахт, карьеров, торфоразработок и сетей сельскохозяйственного назначения.

Формула изобретения

Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю по авт.св. Ф 754547, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения избирательности защиты к замыканиям на землю через переходное сопротивление от 100 Ом и более, оно снабжено последовательно соединенными частотным фильтром, двумя вспомогательными разнополярными пороговыми элементами, логическим элементом И-НЕ, вспомогательным логическим элементом И и дополнительным исполнительным органом, причем вход частотного фильтра соединен с выходом датчика тока, второй вход вспомогательного логического элемента И подключен к выходам основного и дополнительного логических элементов И, а дополнительные входы вспомогательных разнополярных пороговых элементов соединены с выходами .блока возврата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 754547, кл.: Н 02 Н "/16, 19?6.

860197

Составитель Л. Васькова

Редактор В. Матюхина Тек щ З.Фанта . Корректор Г. Решетник

Закаа 7565/32 Тиран б75 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

bio ïàëàì.изобретений и открытий

)1 3035 Москва %-35,. Рарккая наб.i д. 4/5

Филиал .ППП Патент*, г. Унгород, ул. Проектная.,