Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью (его варианты)

 

Союз Соаетсник

Социанистичвскик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110280 (21) 2893998/24-07 (5!)М, Кл. с присоединением заявки Но 2894000/07 . (23) Приоритет

Н 02 Н 3/16

Государственный коиитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 070182. Бюллетень Н9 1 (53) УДК 821. 318..925(088.8) Дата опубликования описания 07.01.82

Г: (72) Авторы изобретения

В.Ф. Бухтояров и И.В. Бухтояров (71) заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОИ

HEATPAJIbl0 (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к устройствам для защиты от замыкания на землю в. сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство для централизованной защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной и компенсационной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности (ТННП), к вторичной .обмотке которого подключен пусковой орган (ПО), трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), установленные на присоединениях и подключенные через преобразователи пере" менного тока в пропорциональное ему выпрямленное напряжение (ПТН) с запоминающими конденсаторами к входам индикатора наибольшего напряжения (ИБН), выходы которого подключены к исполнительным органам (ИО) присоединений 11 1.

Известное устройство не обладает достаточной селективностью при дей.ствии несинфаэных сигналов от токов небаланса.

НаибОлее близким по технической сущности к предлагаемому является устро йтво для зашиты от замыкания на землю, содержащее. установленные на каждом присоединении TTHII, преобразователь ток-напряжение с запоминающими конденсаторами, подключенные к

ИБН, соединенному с исполнительными органами, пусковой орган, связанный. с ТННП .своим входом, а выходом — с блоком управления двумя общими на все присоединения ключами (2 ).

Однако известное устройство может неселективно работать при заряде запоминающих конденсаторов сигналами небаланса, обусловленными,например, токами нагрузки. Кроме того, на процесс заряда конденсаторов и соответственно замера амплитуд тока 15 эамгкания на землю оказывают влияние входные сопротивления ИБН (прямая про. водимость транзисторов на поврежденном присоединении и обратная проводимость транзисторов на неповрежден20 ных присоединениях), что также снижает точность. работы устройства защиты.

Цель изобретения — повышение селективности работы путем увеличения точности замера амплитуд контрольных сигналов.

Укаэанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные

ЗО трансформатор тока нулевой последо896710 вательности, преобразователь ток выпрямленное напряжение, запоминающую ячейку, индикатор наибольшего напряжения,, выходы которого подключены к соответствующим исполнительным органам, пусковой орган, подключенный

5 своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом — по входу блока управления, выход которого подключен к управляющим входам ключа и выключателя, введены дополнительные .ключи, общее количество которых равно числу присоединений, элемент фиксации срабатывания исполнительных органов, причем указанные ключи включены параллельно заполняющим ячейкам, выполненным по схеме с закрытым входом, а дополнительный вход блока управления соединен с выходом элемента фиксации сра- . батывания исполнительных органов, включенного последовательно с выклю- 20 чателвм в цель питания исполнительных органов,,а выход блока управления подключен также к управляющим входам всех дополнительных ключей.

При этом блок управления выполнен з5 иа элементе "Запрет", управляющий вход которого через элемент И соединен.с элементом НЕ и с элеМентом "Выдержка времени".

На фиг. 1 приведено у тройство для 3g защиты от однофазного замыкания на землю, 1-й вариант, на фиг. 2 — то же, 2-й вариант.

Ъ

Устройство содеРжит ТННП 1, к вто- 35 ричной обмотке которого подключен ПО

2, ТТНП 3 и 4, установленные на присоединениях 5 и б соответственно и связанные через преобраэователь 7 и

8 тока в выпрямленное напряжение (ПТН) входами ИБН 9, выходы которо- го подключены к ИО 10 и 11, размыкающие ключи 12 и 13, подключенные параллельно выходам ПТН 7 и 8, управляющие входы которых подключены к выходу блока 14 управления, первый вход 45 которого подключен к выходу ПО 2, а второй - к выходу элемента фиксации срабатывания исполнительных органов

ЭФС 15, замыкающий ключ 16, включенный последовательно с ЭФС 15. $0

ПТН 7 и 8 выполнены в виде трансреакторов 17 и 18, конденсаторов

19 и 20, диодов 21 и 22 и разрядных резисторов 23 и 24. .ИБН 9 выполнен на транзисторах с об уими резистором и накопительным кофценсатором и на импульсных трансформаторах.

ИО 10 и 11 содержат тиристоры и катушки отключения выключателей присоединений 5 и 6. 60

Блок 14 управления содержит элементы "Запрет" 25, совпадения 26, HE 27 и "Выдержка времени" 28.

Устройство работает следующим образом. 65

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю IIO 2, ИО 10 и

11, ЭФС 15 и элемент "Выдержка времени" 28 находятся в исходном состоянии.Ключи 12 и 13 замкнуты, а ключ 1Ь разомкнут.

При возникновении замыкания на землю, например, на присоединении

5 срабатывает ПО 2 и производится пуск элемента 28 выдержки времени.

Одновременно замыкается ключ 16 и размыкаются ключи 12 и 13, конденсаторы 19 и 20 начинают заряжаться.

Спустя заданную выдержку времени, достаточную для заряда конденсаторов 19 и 20 до максимальных амплитуд, срабатывает элемент 28 и ключи

12 и 13 замыкаются. В результате на все входы ИБН 9 подаются сигналы,пропорциональные токам нулевой последовательности, причем на поврежденном присоединении величина тока замыкания, как правило, наибольшая. Поэтому .откроется верхний транзистор и произойдет разрядка накопительного конденсатора ИБН 9 на первичную обмотку верхнего импульсного трансформатора.

Вследствие этого сработает ИО 10 и выключатель присоединения 5 отклю чится.

При срабатывании исполнительного органа 10 (открытии верхнего тиристора) срабатывает ЭФС 15 и снимается сигнал с управляющего входа элемента

"Запрет" 25. В результате ключи 12 и

13 размыкаются, чем исключается вазможность неселективного срабатывания исполнительных органов неповрежденных присоединений из-за более быстрого разряда конденсатора (запоминающего) с максимальным напряжением.

После отключения поврежденного присоединения ПО 2 и элемент 28 выдержки времени возвращаются в исходное состояние, ключи 12 и 13 размыкаются, а ключ 16 размыкается. Возвращается в исходное состояние и ЭФС 15. Устройство готово к повторному действию.

Аналогично устройство работает при замыкании на присоединении 6.

При поЯвлении на выходах TTHII 3 и 4 сигналов небаланса конденсаторы 19 и 20, будучи зашунтированными ключами

12 и 13, от этих сигналов не заряжают- ся. Поэтому сигналы небаланса никакого влияния на точность работы ИБН 9, а следовательно, и на селективность защиты не оказывают.

Несинфазность сигналов, достигающая наибольшего значения в начальный момент заряда конденсаторов 19 и 20, также не оказывает никакого влияния на селективность работы, поскольку. конденсаторы 19 и 20 заряжаются через диоды 21 и 22, падение напряжения на которых, обусловленное зарядным током, имеет знак, противоположный знаку на896710

65 пряжения отпирания транзисторов ИГН

Введение в устройство для защиты от замыкания на землю размыкающих ключей с блоком управления и выполнение запоминающих ячеек по схеме с закрытым входом позволяет выполнить более селективную защиту и способствует в конечном итоге повышению надежности электроснабжения и безопасности при эксплуатации электроустановок.

Устройство может фиксировать как переходные, так и установившиеся значения тока замыкания на землю.

Второй вариант устройства для защиты от замыкания на землю обеспечивает повышение чувствительиости и селективности работы и содержит установленные на каждом присоединении пос,ледовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток — выпрямленное напряжение и запоминающую ячейку, блок сравнения, выходы которого подключены к соответствующим исполнительнЫм органам, соединенными с соответствующими катушками отключения, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом - ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, введены интегрирующие элементы по числу присоединений, дополнительные размыкающие ключи„ общее количество которых равно числу присоединений, элемент НЕ, а блок сравнения выполнен на пороговых элементах по числу присоединений,первые входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а вторые — к выходам интегрирующих элементов, входы которых соединены с выходами соответствующих запоминающих ячеек, а исполнительные органы выполнены на RS-триггерах, прямые выходы которых подключены к вновь введенному элементу И, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления, выход которого подключен также к управляющим входам всех дополнительных размыкающих ключей, которые включены параллельно выходам соответствующих интегрирующих элементов, причем выход пускового органа соединен через элемент

НЕ с S-.âõîäàìè упомянутых триггеров, инверсные выходы которых соединены с соответствующими катушками отключения.

При этом блок управления выполнен на элементе ".Запрет", выход которого подключен .к R-входу RS-триггера, S-вход которого с запрещающим входом элемента "Запрет" подключены к выходу элемента ИЛИ, к первому входу которого включен выход элемента

И, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента "Выдержка времени", вход которого подключен к инверсному входу RS-триггера.

Устройство содержит ТННП 29, к вторичной обмотке которого подключен ПО 30, ТТНП 31 и 32, установленные на присоединениях 33 и 34 и связанные через последовательно соеди" ненные ПТВН 35 и 36, и запоминающие элементы 37 и 38 с интегрирующими элементами 39 и 40, компараторы

41 и 42, первые входы которых присоединены к источнику опорного напряжения ИОН 43, а вторые - к выходам интегрирующих элементов 39 и 40, ИО 44 и 45, подключенные к выходам пороговых эютементов 41 и 42, выходные органы — катушки отключения

КО 46 и 47, блок управления БУ 48, входы которого подключены к выходам

ПО 30 и ИО 44 и 45, ключи 49 и 50, подключенные параллельно выходам интегрирующих элементов 39 и 40, элемент HE 51.

ИО 44 и 45 выполнены на RS-триггерах, автоматическая установка которых в исходное состояние осуществляется элементом НЕ 51.

БУ 48 состоит из элементов "Запрет" 52, HE 53, ИЛИ 54, "Выдержка времени" 55 и триггера 56. БУ 48 соединен с прямыми выходами RS-триггеров, выполняющих роль исполнительных органов, через элемент "Совпадение"

57.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ПО 30, ИО 44 и

45 и выходные органы 46 и 47 находятся в исходном состоянии. Верхние выходы триггеров 44, 45 и 56 находятся под напряжением (сигнал "1"), на нижних выходах сигналы отсутствуют.

Ключи 49 и 50 замкнуты..

При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на присоединении 33 срабатывает ПО 30 и ключи 49 и 50 размыкаются. Одновременно происходит пуск элемента "Выдержка времени" 55. На выходах интегрирующих элементов 39 и 40 появляется постоянное (выпрямленное) напряже" ние, пропорциональное току замыкания на землю. Поскольку на поврежденном присоединении величина тока замыкания, как правило, найбольшая, то на выходе интегрирующего элемента поврежденного присоединения в рассматриваемом случае на выходе элемента 39) выходное напряжение в любой момент времени будет больше напряжения на выходах остальных интегрирующих элементов. При величине этого напряжения, равной и большей величины опорного напряжения, поступившего на первый вход порогового элемента 41, 896710 на выходе последнего появится сигнал и произойдет срабатывание ИО 44.

Вследствие этого отключится выключатель поврежденного присоединения 33.

После срабатывания HG 44 триггер

56 возвратится в исходное состояние и ключи 49 и 50 вновь замкнутся, чем ния. Замыкание ключей 49 и 50 в этом случае осуществляется элементом 55 выдержки времени, имеющим выдержку времени, большую общего времени срабатывания устройства.

Введение в устройство для защиты

20 пороговых элементов с зависимой токовременной характеристикой и источником опорного напряжения, ключеи с бло- 5 ком управления позволяет удовлетворить однонременно два противоречивых требования к защите по чувствительности и селективности, что будет способствовать повышению надежности электроснабжения потребителей.

Кроме того, введение компараторон с одинаковым опорным напряжением обеспечивает возможность выполнения защиты одной общей на все присоединения уставкой, а это приводит З5 к уменьшению затрат на наладку и настройку защиты.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от однофаэного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток выпрямленное напряжение, запоминающую ячейку, индикатор наибольшего напряжения, выходы которого подключены к соответствующим исполнительным органам, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходогл — ко входу блока управлеЦггя, выход которого подключен к управляющим входам ключа и выключателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы путем увеличения точности замера амплитуд контрольных сигналов, 60 введены дополнительные ключи, общее количество которых равно числу присоединений, элемент фиксации срабатынания исполнительных органов, причем указанные ключи включены параллельно предотвращается возможность каскадного срабатывания компараторов и исполнительных органов неповрежденных присоединений. Замыкание ключей обеспечивает также защиту элементов устройства от опасных напряжений.

При действии кратковремениых сигналов устройство не срабатывает, так как выходное напряжение интегрирующих элементов 39 и 40 не успевает 15 увеличиться до напряжения срабатывазаполняющим ячейкам, выполненным по схеме с закрытым входом, а дополнительный вход блока управления соединен с выходом элемента фиксации срабатывания исполнительных органов, включенного последонательно с выключателем в цепь питания исполнительных органов, а выход блока управления подключен также к управляющим входам всех дополнительных ключей.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на элементе "Запрет", управляющий вход которого через элемент И соединен с элементом НЕ и с элементом "Выдержка времени".

3. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток — выпрямительное напряжение и запоминающую ячейку, блок сравнения, выходы которого подключены к соответствующим исполнительным органам, соединенными с соответствующими катушками отключения, пусковой .орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом — ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, введены интегрирующие элементы по числу при- . соединений, дополнительные ключи, общее количество которых равно числу присоединений, элемент НЕ, а блок сравнения выполнен на пороговых элементах по числу присоединений, первые входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а вторые — к выходам интегрирующих элементов, входы которых соединены с выходами. соответствующих запоминающих ячеек, а исполнительные органы выполнены на RS-триггерах, прямые выходы которых подключены к вновь введенному элементу И, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления, ныход которого подключен также к управляющим входам всех дополнительных ключей, которые включены параллельно выходам соответствующих интегрирующих элементов, причем выход пускового органа соединен через элемент НЕ с S-входами упомянутых триггерон, инверсные выходы которых соединены с соответствующими катушками отключения.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на элементе "Запрет", выход которого подключен к R-входу

RS-триггера, 5-вход которого с запрещающим входом элемента "Запрет" подключены к выходу элемента ИЛИ, к

896710

10 первому входу которого включен выход элемента И, второй вход элемента

ИЛИ соединен, с выходом элемента "Выдержка времени", вход которого подключен к инверсному входу RS-триггера.

Источники информаций, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 319990, кл. Н 02 Н 3/16, 1966.

2. "Промышленная энергетика" °

1976, 9 11, с. 38-40 (прототип).

Составитель Л.Васькова

Редактор С.Крупенина Техред A. Бабинец Корректор В.Синицкая

Эаказ 11720/42 Тираж бб9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4