Устройство для направленной защиты сети с изолированной нейтралью от замыкания на землю

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н1 9 592 ОО (61) Дополнительное к авт. свид-ву-Р М К з (22) Заявлено 250281 (21) 3249559/24-07

Н 02 Н 3/16 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет с с с р но делам изобретений и открытий .. (23) Приоритет—

Опубликовано 150982,Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 15 ° 09 ° 82 (53} УДК 621 ° 316. .925 (088 ° 8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗЩИТЫ СЕТИ

С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ OT ЗАМЫКАНИЯ.

HA ЗЕМЛЮ

1 2

Изобретение относится к электро,технике, предназначено для контроля замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, в частности сети горнодобывакщих предприятий.

Особенностью высоковольтных сетей гарнодобывакщих предприятий является их большая разветвленность, большое количество ответственных потре.. бителей, работакщих:на выпрямленном токе — источнике гармоник высокой частоты, и эксплуатация в пожароопасной и.взрывоопасной атмосфере.

Известно устройство селективной защиты от замыкания на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, датчик тока ну леной последовательности с усилителем низкой частоты на выходе и фазочувствительный блок,.нагруженный исполнительным органом. Устройство селективно обнаруживает глухие эаьыканкя фазы на землю, замыкания через переходные сопротивления и является достаточно быстродействующим 1.1).

Недостатком такого устройства является то, что в режиме перемежающе" гося дугового замыкания на землю наблюцаются отказы срабатывания в по»

|врежденных ответвлениях и ложная ра бота в неповрежденных.

Иэвестно также устройство направленной защиты от замыкания на землю, содержащее датчик напряжений, нулевой последовательности и датчик тока нулевой последовательности с усилителем низкой частоты на выходе, между которым и фазочувствительным блоком, нагруженным исполнительным органом, включен избирательный детектор. Устройство селективно обнаруживает глухие замыкания фазы на землю, замыкания через переходные сопротивления и перемеживакщиеся дуговые замыкания при достаточном быстродействии t2).

Ввиду того, что выход УНЧ выполнен однотактным, а избирательный детектор — на тиристорах, возможны неселективные действия в условиях, когда в токе нулевой последовательности содержится высокий уровень гармоник повышенной частоты — до 100% по отношению к основйой гармонике.

Цель изобретения - повышение селективности при наличии в токе высокого уровня гармоник повышенной час30 тоты.

959200

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для направленной защиты сети с изолированной нейтралью от эамыакния на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности и последователь- 5 но соединенные датчик тока вулевой последовательности, усилитель низкой частоты, избирательный детектор, блок сравнения фаз и исполнительный орган, дополнительно введен блок задержки, включенный между выходом .датчика напряжения нулевой последовательности и вторым входом блока сравнения фаэ, причем усилитель низкой частоты выполнен с двух-. тактным выходом, а .избирательный детектор содержит два последовательно соединенных входных конденсатора и два транзистора, эмиттера которых объединены и подключены к о6щей точке входных конденсаторов и общей точке усилителя низкой часто. ты, коллекторы — к противоположным выводам указанных входных конденсаторов, а база каждого транзистора через резистор подключается к коллектору смежного транзистора.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит датчик тока нулевой последовательности 1,. к которому. подключен усилитель низкой частоты 2 с двухтактными выходом, плечи которого составлены, например, иэ резисторов и разделительных кон- Ç5 денсаторов. Избирательный детектор 3 выполнен в виде последовательно включенных конденсаторов и транзисторов, база каждого из которых посредством сопротивлений подключена к коллекто- <0 ру другого транзистора и к одному иэ входов блока сравнения фаз 4. Другой вход последнего подключен к датчику напряжений нулевой последователь ности 5 через блок задержки б, выпал- 45 ненный на резисторе и конденсаторах.

К выходу блока сравнения фаз 4 под" ключен исполнительный орган 7.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии однофазного повреждения в сети на выходе ДЕПП 1и ДННП 5 сигналы отсутствуют, вследствие чего отсутствует сигнал и на выходе блока 4 .Исполнительный орган 7 находится в обесточенном состоянии.

При дуговых перемежающихся замы" каниях фазы на землю ток нулевой последовательности представляет собой пучки высокочастотных составляющих с длительностью 1 - 3 мс, а напряжение нулевой последовательности - прямоугольные импульсы, частотой, близ= кой к 50 Гц (фиг.2 ). Причем ток протекает в момент изменения знака напряжения нулевой последователь- 65 ности либо при его приращениях. В поврежденном ответвлении в каждый момент изменения знака напряжения нулевой последовательности первый импульс тока нулевой последовательности в пучке совпадает по направлению с напряжением (фиг.2 ). Поэтому чтобы правильно определить поврежденный и неповрежденный участки сети при перемежакщемся дуговом замыкании достаточно с напряжением нулевой последовательности сравнить импульсы высокочастотной составляющей тока, совпадающие по направлению с первым импульсом в каждом пу%ке, что осуществляется следующим образом. Ток с ДТНП 1 усиливается усилителем 2, с двухтактного выхода подается на избирательный детектор 3 и одновременно на вход блока сравнения Ааэ 4. 3а промежуток времени от „ до 4 первый импульс в пучке высокочастотной сос— тавляющей тока нулевой последовательности приходит на левый вход блока 3. Одновременно он заряжает один из своих конденсаторов, который после прохождения импульса через максимальное значение, начинает разря- жаться через один иэ своих резистоpos и соответственно через вход бло ка 4 и открытый змнттер — коллекторный переход транзистора, подцерживая таким образом rotc на входе блока сравнения фаз 4, совпадающий по направлению с первым импульсом. Вто- . рой импульс обратной полярности высокочастотной составляющей тока на вход .блока 4 не поступает, так как он щунтируется открытым транзистором, который удерживается в открытом состоянии первым импульсом, зарядившим конденсатор, время разряда которого выбрано исходя из минимально возможной частоты тока дугового замыкания сети на землю.

Третий импульс (полупериод высокочастотной составляющей блока) совпадает по направлению с первым, снова заряжает один из конденсаторов и процесс повторяется. Таким образом, в блок 4 вместо высокочастотного тока поступает низкочастотный.

В результате блоком 3 в поврежденном ответвлении: вырабатывается выходной сигнал, свидетельствующий о наличии повреждения, в неповрежденном ответвлении такой сигнал отсутствует.

При изменении знака Напряжения нулевой последовательности такое сравнение направлений сигналов без принятия специальных мер может привести к нарушению полученного на выходе блока 4 результата. Чтобы предотвратить это в схему устройства введен блок задержки 6. Сдвинув напряжение в сторону отстава959200 ния получаем, что как первый, так и последующие нечетные им вы. сокочастотной составляющей тока д в этом пучке совпадают по фазе c Q

s поврежденном ответвлении и находятся „в противофазе в неповрежден- 5 ных (Фиг.2f. Выбрав время задержки несколько большим времени существования пучков, добиваются того, что блоками 4, установленными в поврежденном и неповрежденном ответвленияХ 10

:вырабатываются однОэначные сигналы

° независимо от знака напряжения нулевой последовательности. При заьыкании фазы на землю через. переходное сопротивление или при глухом 15 замыкании с малым содержанием выс.ших гармоник в токе замыкания ток и напряжение нулевой последовательности представляют собой синусоиды, сдвинутые на 90 . Входной ток для о устройства защиты от замыканий на землю с ДТНП 1 поступает на двухтактный выход УНЧ 2, после чего раэнополярные сигналы поступают на вход блока 4 и избирательный детектор 3. Первый полупериод синусоидального сигнала заряжает один иэ конденсаторов, одновременно открывает соответствующий транзистор н . поступает на вход блока 4. Так как постоянная времени разряда конденсаторов выбрана значительно меньше длительности полупериода сигналов основной гармоники, то напряже- ние на этих конденсаторах, а следовательно, и на входе блока 4 практи» чески повторяет входной усиленный синусьидальный сигнал. Одновремен» но на другой вход блока 4 поступает синусоидальное напряжение нулевой последовательности с ДННП 5. В nospe- 46 жденном ответвлении сети входные сигналы блока 4 совпадают по фазе, вследствие чего на его выходе появляется сигнал, приводящий в дейст— вне исполнительный орган 7, 45

В режиме заикания фазы сети на землю с высоким уровнем гармоник повышенной частоты в токе замыкания на землю ток нулевой последовательности, вырабатываемый ДТНП 1, 50 представляет собой сумму токов основной гармоники (50 гЦ) и высокой частоты. Ток основной частоты передается избирательным детектором 3 практически без искажений. Высоко%-. частотный ток избирательно детектируется в низкочастотный, направ-, ление которого совпадает с направлен нием первого импульса. Поэтому на вход блока 4 поступает результирующий сигнал, равный геометрической сумме первого и второго. В случае, когда первый импульс высокочастотной составляющей не совпадает c Током частотой 50 ГЦ, сигналы вычитываются, но направление их разности оказывается совпадающим с направ» лением тока 50 Гц, ибо .в реальных случаях уровень высших гармоник в токе замыкания иа землю не превышает амплитуду тока основной гармоники.

Устройство позволяет четко определять как повреждения в сети с током замыкания на землю, содержащем до 1003 высших гармоник, так и перемежанщиеся дуговые замыкания.

Формула изобретения

Устройство для направленной защиты сети с изолированной нейтралью от заьыкания на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последова тельности и последовательно соеди-. ненные датчик тока нулевой последовательности, усилитель низкой частоты, избирательный детектор., блока сравнения фаз и исполнительный ор-» ган, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения селективнос- -. ти при наличии в токе высокого уровня гармоник повышенной частоты, до-. полнительно введен блок задержки, включенный между выходом датчика напряжения нулевой последовательности и вторым входом блока сравнения фаэ, причем усилитель низкой частоты выполнен с двухтактным выходом,.а избирательный детектор содержит два последовательно соединенных входных конденсатора и два транзистора, эмиттера которых объединены и подключены к общей точке входных конденсаторов и общей точке усилителя .низкой частоты, коллекторы — к противоположным выводам указанных вход-. ных конденсаторов,. а база каждого транзистора через резистор подключе-. на к коллектору смежного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР . Р 172898, кл. Н 02 Н 3(16, 1963 °

2. Авторское свидетельсвто СССР

Р 748296, кл. Н 02 Н 3/16, 1980.

Составитель 10. Барабанов

Редактор Т. Митрович Техред Т.Фанта Корректор В. Бутяга

Закаэ 7020/72 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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