Устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГКтКНИЯ ""877686

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 19.,02.80 (21) 2885112/24-07 ()+ )(Л с присоединением заявкм ¹ (23) Приоритет, Гвсударственный квннтет

СССР нв делан нзобретеннй н открытн1

Н 02 Н 3/16

Опубликовано 30.1081. бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30. 10. 81 (53) УДК 621. 31.6. . 925 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.М. Кутин и Л.П. Любонько

Винницкий политехнический институт (71) Заявитель (54) уСтРОЙстВО для 3Ащиты сети пеРеменнОГО тОкА

С ИЗОЛИРОВАННОЙ HERTPAJIbIO ОТ ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ HA ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к релейной защите, а именно к .устройствам для непрерывного контроля изоляции и . защиты от утечек на землю общепромыаленных электрических сетей с изолированной нейтралью напряжением выше

1000 В.

В сетях с напряжением выше 1000 В наиболее широкое распространение получило устройство, содержащее трех-. фазный измерительный трансформатор напряжения с двумя вторичными об"мотками, одна из которых соединена в звезду, а другая — в разомкнутый треугольник, реагирующий орган, 35 вольтметры (1g.

Основное достоинство устройства

его простота. Однако трансформаторы напряжения контроля изоляции являются ненадежным оборудованием в Сетях 20

6-35 кВ с изолированной нейтралью.

Повреждения этих трансформаторов вызваны однофаэными дуговыми замыканиями, возникающими при повреждении изоляторов, падении опор, обрывах про- 25 водов, набросах на провода и т.п.

Наиболее опасна для трансформатора напряжения - перемежающаяся дуга.

Чередуя гашения и зажигания, оиа ,создает следующие друг за другом 30 переходные процессы, которые воздействуют на трансформатор как перенапряжениями, так и перевозбуждениями магнитной системы. Перевозбуждение характеризуется насыщением стали и ростом намагничивающего тока. Амплитуда тока обмотки высокого напряжения трансформатора при перевозбуждении может достигать нескольких ампер, что вызывает повреждение ее бумажной изоляции от термического разложения. Кроме того, оно не обеспечивает контроль симметричного снижения сопротивления изоляции фаэ сети относительно земли и имеет низкую чувствительность к однофазным замыканиям на землю через большое переходное сопротивление.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты,содержащее два трехфазных трансформа.тора напряжения, блок питания, разделительный конденсатор, релейный блох, состоящий иэ органа, реагирующего преивфщественно на постоянную составляющую, и органа, реагирующего на полный ток, диоды, резисторы, разрядник, причем первичные обмотки трансформаторов подсоединены непосредственно к сети, а нейтральные точки

877686 объединены и подсоединены через блок питания и резистор к земле; вход реагирующего органа включен параллельно резистору (21.

Устройство реагирует как на симметричное снижение сопротивления изоляции трех фаз сети относительно земли, так и на однофазную утечку через большое сопротивление.

Однако оно ненадежное в работе из-за частого повреждения трансформатора напряжения при перемежающихся дуговых замыканиях. Кроме этого, имеет перезащиту при возникновении утечки:в области больших значений сопротивления изоляции, поскольку устройство срабатывает при одном и 15 том же значении сопротивления утечки независимо от значения сопротивления изоляции. Известно, что при одном и том же значении сопротивления утечки ток через нее возрастает по мере 20 уменьшения активного сопротивления изоляции сети относительно земли.

Поскольку уставка срабатывания реле выбираЕтся исходя иэ наиболее неблагоприятных условий — минимального до-пустимого значения сопротивления изоляции, то в области больших значений активного сопротивления изоляции имеет место перезащита.

Цель изобретения — повышение надежности и точности устройства. .Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофаэного замыкания на землю, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и заземлена через разрядник, источник питания,первый 40 выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, разделительный конденсатор, омметр и диод, введены повышающий трансформатор напряжения, .сумматор напряжения-и однофазные.измерительные трансформаторы напряжения, включенные между фазами защищаемой сети и первичной обмоткой указанноЪо трехфазного измерительного трансформатора напря- ® жения, причем, последовательно.соединенные первичная обмотка повышающего трансформатора напряжения и разделительный конденсатор шунтируют разрядник, сумматор напряжения первым входом через диод подключен ко вторичной обмотке повышающего трансформатора напряжения, вторым входом - через омметр и второй выход источника питания подключен .к разделительному конденсатору, а выходом — gp к измерительному входу исполнительного реле.

Кроме того, параллельно контрольному входу исполнительного реле включена кнопка возврата, а параллельно разряднику — последовательно соединенные кнопка проверки и резистор.

Принципиальная схема устройства изображена на чертеже.

Устройство состоит иэ трехфазного измерительного трансформатора 1 напряжения, каждая фаза первичной обмотки которого подсоединена через первичную обмотку однофазных измерительных трансформаторов 2 напряжения к контролируемой сети З,а нейтральная точка — через первичную обмотку повышающего трансформатора 4 и разделительный конденсатор 5 к земле; сумматора 6 напряжений, состоящего из двух потенциометров 7 и 8, один иэ которых подключен через диод 9 ко вторичной обмотке повышающего трансформатора 4; а другой - между положительным полюсом источника 10 пита-. ния и омметром 11 исполнительного реле 12, вход которого подключен к выходу сумматора 6 напряжений; выходного контакта 13 исполнительного реле

12, разрядника, 14, кнопки проверки исполнительного реле 15, подключенной между нейтральной точкой первичной обмотки трехфазного измерительного трансформатора 1 напряжения и землей через резистор 16, кнопки 17 .возврата исполнительного реле 12.

Устройство работает следующим образом.

Для непрерывного контроля изоляции и защиты от утечек устройство подключают между фазами обесточенной сети 3 и землей и подают переменное напряжение на вход источника 10 питания. При исправном состоянии исполнительного реле 12 оно срабатывает от броска тока заряда разделительного конденсатора 5 и своим контактом 13 замыкает цепь сигнализации. После проверки исправности исполнительного реле 12 путем нажатия кнопки 17 возвращают его в исходное положение и подают напряжейие на контролируемую сеть 3.

Если уровень сопротивления изоляции выше уставки срабатывания исполнительного реле 12, то оно не возбуждается и по омметру 11 можно определить суммарное сопротивление изоляции всех трех фаэ сети относительно земли.

В случае возникновения утечки конденсатор 5 начинает разряжаться по цепи: первичные обмотки повышакщего трансформатора 4, измерительных трансформаторов 1 и 2, сопротивление утечки, земля. При этом. на потенциометре 7 возникает напряжение, максимальное значение которого будет обратно пропорционально сопротивлению утечки и не зависит от сопро-, тивления изоляции. C другой стороны, в первоначальный момент возникновения утечки, ток через потенциометр

8, в силу инерционности системы, не

87.7696 изменится и будет обратно пропорционален величине активного сопротивления изоляции всех трех фаз сети относительно земли. Таким образом, на вход исполнительного реле 12 с потенциометров 7 и 8 снимается сумма напряжений, одно из которых обратно пропорционально только величине сопротивления утечки, а другое — сопротивлению изоляции всех трех фаз сети .относительно земли.Если 1О сумма напряжения превышает уставку срабатывания исполнительного реле 12, то оно срабатывает и своими выходными контактами 13 замыкает цепь сигнализации. Такой способ подключения исполнительного реле 12 позволяет изменять отношение уровней напряжений с йомощью сопротивлений потенциометров 7 и 8 и, тем самым, llo

„лучить требуемую защитную характеристику, т.е. исключить перезащиту в области высоких значений сопротивления изоляции.

В случае возникновения.длительного перемежающегося замыкания на землю через дугу повреждения трехфаз- 25 ного измерительного трансформатора 1 не произойдет. Поскольку напряжение между фазами сети и землей будет распределяться между первичными об-. мотками однофазного 2 и трехфазного трансформатора 1, и, следовательно, магнитная система трехфазного трансформатора 1 не будет насыщаться. С другой стороны, в два раза увеличивается активное сопротивление броскам тока намагничивания. Это позволяет повысить надежность работы устройства по сравнению с известными.

Разрядник 14 работает автоматически при повышении напряжения в переходных режимах и снижает его до до- 4О пустимых величин. Проверка исправности элементов устройств в процессе эксплуатации осуществляется путеМ нажатия кнопки 15 проверки, при этом искУсственно создается утечка. Воз- 45 врат устройства в исходное положение осуществляется при нажатии кнопки

17 возврата.

Применение данного устройства дозволяет уменьшить количество повреждений трехфазных измерительных трансформаторов напряжения при длитеяьном существовании перемежающего дугового замыкания за счет устранения перевозбуждения магнитной системы и уменьшает количество неоправданных срабатываний устройства при возникновении утечки в области больших значений сопротивления изоляции за счет подключения реагирующего органа ка сумму сигналов, один из которых пропорционален сопротивлению возникшей утечки, а другой - сопротивлению изоляции и выбора соотношения уровня этих сигналов; формула изобретения

1. Устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и заземлена через разрядник, источник питания, первый выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, разделительный конденсатор, омметр и диод, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и .точности,введены повышающий трансформатор напряжения, сумматор напряжения и однофазные измерительные трансформаторы напряжения, включенные между фазами защищаемой сети и первичной обмоткой указанного трехфазного измерительного трансформатора напряжения, причем, последовательно соединенные первичная обмотка повышакщего трансформатора напряжения и разделительный конденсатор шунтируют разрядник, сумматор напряжения первым входом через диод подключен ко вторичной обмотке повышающего трансформатора напряжения, вторым входом — через омметр и второй выход источника питания подключен к разделительному конденсатору, а выходом — к измерительному входу исполнительного реле.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е.е с я тем, что параллельно контрольному входу исполнительного реле включена кнопка возврата, а параллельно разряднику — последовательно .соединенные кнопка проверки и резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Усов С. В. Электрическая часть электростанций. Л., "Энергия", 1977, с. 418.

2. Авторское свидетельство СССР

9 27)758 кл. Н 02 H 3/16, 1960.

877686

Составитель Ю. Барабанов

Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор A. Гриценко

Редактор С. Крупенина

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений а открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5 Заказ 9632/81 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4