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

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ 964838 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М К з (22) Заявлено 070381 (21) 3267230/24-07 с присоединением заявки ¹

H 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071082., Бюллетень №37

Дата опубликования описания 07.1082

РЗ) УДК 621, 316. .. 925 (088, 8) ф OA79gy .

О.А. Петров, В.3. Арендт и Ю.В. Ситчихи ф Юнна®..g ., (72) Авторы изобретения йт дог: 14

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических сетей, и предназначено для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, выходы которых подключены к каналам преобразования тока и напряжения нулевой последовательности и через фазосравнивающую логическую схему подключены к выходному устройству (1).

В данном устройстве защиты отсутствует орган блокировки по напряжению нулевой последовательности сети, что снижает помехоустойчивость .защиты в нормальном режиме работы сети.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от замыкания на землю s сети с изолированной нейтралью, которое включает канал преобразования тока нулевой последонательности, содержащий последовательно соединенные блок задания уставки по току, усилитель основной частоты и Формирователь прямоуголь\ ных сигналон, подключенный к первому. входу фаэочунствительного блока, канал преобразования напряжения нулевой последовательности, содержащий последовательно соединенные фазосдвигающий блок и,формирователь прямоугольных сигналов, который подключен ко второму входу фазочунствительного блока, а также орган блокировки и последовательно соединенные блок сравнения, элемент ИЛИ, исполнительный орган (2) .

Недостаток этого устройства заключается в изменении угловой харак15 теристики при изменении величины тока однофазного замыкания на землю.

11ель изобретения — повышение надежности и селективности действия защиты.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее орган блокировки, подклю25 ченный к трансформатору напряжения нулевой последовательности, фазочувствительный блок, канал преобразования базового сигнала, включающий последовательно соединенные

30 делитель, фильтр основной частоты, 964838 формирователь прямоугольных импульсов, канал преобразования тока нулевой последовательности защищаемого присоединения„ включающий последовательно соединенные делитель, подключенный к трансформатору тока нулевой последовательности защищае мого присоединения фильтр основной частоты, формирователь прямоугольных импульсов, а также выходной блок, включаю,.нй последовательно сое-10 диненные перьый фильтр .постоянной составляющей, релейный усилитель с заданной уставкой и исполнительный орган, введены блок выдержки времени, блок задания базового сигнала, инвертор, два логических элемента И, второй фильтр постоянной составляющей и блок задания уставки, причем первый вход фазочувствительного блока подключен к выходу фсрмирователя прямоугольных импульсов канала преобразования тока нулевой последовательности, второй вход — через инвертор к выходу формирователя прямоугольных импульсов канала преобразования-базового сигнала, а выход — к первым входам обоих указанных логических элементов И, блок задания базового сигнала подключен первым входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, вторым к трем фазам защищаемого присоединения, а виходом — к делителю канала преобразования базового, сигнала, блок выдержки времени подключен между выходом органа блокировки и вторыми 35 входами первых логических элементов

И csoего и всех смежных защищаемых присоединений, второй логический элемент И, второй фильтр постоянной составляющей и блок задания уставки 4О соединены последовательно и подключены к третьим входам первых логических элементов И и смежных защи.щаемых присоединений, выход инвертора подключен дополнительно ко вто- 45 рьм входам фазочувствительных блоков всех смежных защищаемых присоединений, .а.второй и последующие входы : второго логического элемента И под-. ключены соответственно к выходам второго и последующих фазочувствительных блоков всех смежных защищаемых присоединений.

Блок задания базового сигнала фодержит три входных конденсатора, &дни выводы которых подключены к зажимам второго входа блока,.а другие объединены вместе и через трансформатор тока базового присоединения подключены к земле, при этом вторичЙая обмотка упомянутого трансформа- бО тора тока подключена к выходным зажимам .блока задания базового сигнала или содержит два.резистора, подключенных к зажимам первого входа блока, один из которых зашунтирован 65 конденсатором, а второй подключен к выходньм зажимам блока, . Фазочувствительный блок. защищаемого присоединения содержит логический элемент И, входы которого подключены к входным зажимам, а выход — к выходным зажимам, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства защиты; на фиг.2а, Š— варианты выполнения блока задания базового .сигнала.

К трансформатору 1 напряжения нулевой последовательности подключены последовательно соединенные очаг>H 2 блокировки и блок 3 выдержки.времени. В схеме. имеется канал преобразования базового сигнала, включающий последовательно соединенные блок 4 задания базового сигнала„ делитель 5, фильтр 6 основной частоты, формирователь 7 прямоугольных импульсов, инвертор 8. К трансформатору 9 тока нулевой последовательности рассматриваемого защищаемого присоединения подключен канал преобразования тока, включающий последовательно .соединенные. делитель

10, фильтр 11 основной частоты, формирователь 12 прямоугольных импульсов. Выходы обоих каналов подключены к соответствующим входам фазочувствительного блока 13. Выход. последнего подключен к выходному блоку, содержащему первый логический элемент И .14, первый фильтр 15 постоянной составляющей, релейный усилитель 16 с заданной уставкой и исполнительный орган 17, Выход фазочувствительного блока 13 также через второй логический элемент И 18, второй фильтр 19 постоянной составляющей и блок 20 задания уставки соединен с третьим входом первого логического элемента И 14.

Второй и последующие входы второго логического элемента и 18 подключены соответственно к выходам второго и последующих фазочувствительных блоков (K ...Ки) сложных защищаемых присоеднненйй. Третьи входы первых логических. элементов

И 14 всех указанных выходных блоков подключены к выходу блока 20 задания уставки (вывод Ь ), а вторые их входы к выходу блока выдержки времени (вывод М) . Выход инвертора

8 (вывод N) подключен к одному из входов указанных фазочувствительных блоков всех защищаемых присоединений, Блок 4 задания базового сигнала может быть выполнен в двух вариантах. В первом (фиг.2a) он представляет три конденсатора 21, одни выводы которых подключены соответственно к фазам A, и С сети, а другие соединены вместе и через трансформатор 22 тока подключены к земле, Выходной сигнал снимается со вто964838 ричной обмотки трансформатора 22 тока.

Во втором варианте блок 4 содержит дифференцирующие элементы. Он может быть выполнен, например, в виде схемы, содержащей параллельную

RC-цепочку 23, последовательно с которой включен резистор 24 (фиг .20) .

Вход данной схемы подключается к .трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходной сигнал снимается с резистора 24.

В нормальном режиме работы сети напряжение нулевой последовательности и токи нулевой последователь.ности соответственно базового, 15 рассматриваемого и остальных защищаемых присоединений равны нулю.

На выходе блока 3 выдержки времени, фаэочувствительногo блока 13 и логических элементов И 14 и 18 также будут нулевые сигналы, и исполнительные органы 17 данного и других защищаемых присоединений будут находиться в исходном положении.

При однофазном замыкании на землю напряжение нулевой последовательности резко возрастает,. срабатывает орган блокировки 2 и на выходе блока 3 выдержки времени с не.которой выдержкой времени появляется разрешающий сигнал, рави ай ло-,3 гической единице. Пусть замыкание на землю происходит вне группы защищаемых присоедйнений (например, на другой подстанции), тогда сигнал ающий от инверто один вход фазочувствительного блока

L3 сдвигается примерно на 180 эл. град, . по отношению к другому сигналу U, поступающему с формирователя 12. прямоугольных импульсов на другой 40 ,вход фазочувствительного блока 13, . На выходе последнего .нулевой сигнал либо появляются узкие прямоугольные импульсы. Исполнительные органы 17 защищаемых присоединений 45 . не реагируют.

При замыкании на землю на одном из защищаемых присоединений, например на рассматриваемом, ток нулевой последовательности изменяет 5О направление на 180 эл,град и на выходе фазочувствительного блока

13 появляются прямоугольные импульсы. Фильтр 15 выделяет постоянную составляющую данного сигнала, кото-рая превышает уставку релейного усилителя 16. Последний переключается и подает сигнал на исполнительный орган 17, который отключает защищаемое присоединение.

При возникновении неисправности в канале преобразования базового сигнала на выходе фаэочувствит льных блоков 13 всех присоединений появляются синхронные прямоугольные импульсы, которые поступают на соответствующие входы второго логического элемента И 18. На выходе его также будут прямоугольные импульсы.

Фильтр 19 выделяет постоянную соответствующую сигнала, на выходе блока 20 задания установки появляется логический нуль и блокирует работу первых логических элементов И 14, элементов всех защищаемых присоединений. В результате исполнительные органы 17 устройств защиты всех присоединений не работают.

Применение данного устройства увеличивает надежность работы защиты, сокращает простои оборудования, что обеспечивает положительный экономический эффект.

I формула изобретения

1. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержаtqee орган блокировки, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности, фазочувствительный блок, канал преббразования базового сигнала, включающий последовательно соединенные делитель, фильтр основной частоты,. формирователь прямоугольных импульсов, канал преобразования тока нулевой последовательности защищаемого при— соединения, включающий последовательно соединенные делитель, подключенный к трансформатору тока нулевой. последовательности защищаемого присоединения, фильтр основной частоты, формирователь прямоугольных импульсов, а также выходной блок, включающий последовательно соединенные первый фильтр постоянной составляющей, релейный усилитель с заданной уставкой и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и селективности, введены блок выдержки Времени, блок задания базового сигнала, инвертор, два логических элемента И, второй фильтр постоянной составляющей и блок задания уставки, причем первый вход фазочувствительного блока подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов канала преобразования тока нулевой последовательности, второй вход через инвертор— к выходу формирователя прямоугольных импульсов канала преобразования базового сигнала, а выход — к первым входам обоих укаэанных логических элементов И, блок задания базового сигнала подключен первым входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, вторым-к трем фазам защищаемого присоединения, а выходом — к делителю кана964838 ла преобразования базового сигнала, блок вЫПержк и времени подключен между выхОдом органа блокировки и вторыми входами первых логических элементов И своего и всех смежных защищаемых присоединений, второй

5 логический элемент И, второй фильтр постоянной составляющей и блок задания уставки соединены носледовательно и подключены к третьим входам первых логических элементов И своего и смежных защищаемых присоедине .ний, .выход инвертора подключен допблнительно ко вторыми входам фаэочувствительных блоков всех смежных защищаемых присоединений, а второй 15 и последующие входы второго логического элемента И подключены соот ветственно к выходам второго и последующих фазочувствительных блоков всех смежных защищаемых присоедине- щ ний.

2. Устройство по п. 1, о т л ич a:þ щ е е сятем,,что блок задания базового сигнала содержит три входных конденсатора, одни выводы которых подключены к зажимам второго входа блока, а другие выводы объеди= нены вместе и через трансформатор тока базового присоединения подключены к земле, при этом вторичная .обмотка упомянутого трансформатора тока подключена к выходньм зажимам блока задания базового сигнала.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания базового сигнала содержит два резистора, подключенных к зажимам первого входа блока, один из которых заюунтироваи конденсатором, а второй . подключен.к выходным зажимам блока.

4. Устройство по п. 1, о т .л ич а ю щ е .е с я тем, что фазочувствительный блок защищаемого присседннения содержит логический элемент И, входы которого подключены к входным зажимам, а выход - к выходным зажимам.

Источники инфориапии, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 541232, кл. H 02 Н 3/16, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 815835, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

964838

Составитель Ю. Барабанов

Редактор Т. Веселова Техред N. Tenep Корректор Н.Буряк

Заказ 7679/39 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретений и открытий

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

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