Устройство защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю Российский патент 2017 года по МПК H02H7/26 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты линий электропередач из пучка кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю, содержащее трансформаторы тока нулевой последовательности на каждом кабеле и реле тока (Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976. - 559 с. Данные по прототипу приведены на странице 365).

Однако, в связи с тем, что вторичные обмотки трансформаторов нулевой последовательности этих кабелей соединены согласно последовательно или согласно параллельно, устройство защиты этой линии электропередачи работает не селективно при однофазном замыкании на землю в других линиях этой электрической сети.

Технический результат - обеспечение селективности защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю в кабелях других линий электропередачи этой электрической сети.

Технический результат достигается тем, что обмотки трансформаторов тока нулевой последовательности разных кабелей соединяются встречно с учетом того, что при параллельном соединении этих обмоток обмотка реле тока подключается параллельно обмоткам любого трансформатора тока, а при последовательном соединении она соединяется последовательно с обмотками обоих трансформаторов тока.

Работа устройства защиты основана на том, что токи в двух соединенных параллельно кабелях одной линии электропередачи во всех режимах работы сети с изолированной нейтралью одинаковы, а их разность равна нулю. В то же время при однофазном замыкании в одном из кабелей этой линии электропередачи разность токов в кабелях не будет равна нулю.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения исполнением схемы соединений функциональных элементов.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что подобные функциональные элементы известны. Однако такое соединение этих функциональных элементов проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства в виде селективности при замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны схемы электрической сети с изолированной нейтралью из двух линий электропередачи. На них первая линия электропередачи состоит из двух соединенных параллельно одинаковых кабелей 1 и 2, а вторая имеет один кабель 3. На кабелях первой линии электропередачи размещены трансформаторы тока нулевой последовательности 4 и 5. На фиг. 1 вторичные обмотки этих трансформаторов тока соединены встречно последовательно. К ним также последовательно присоединена обмотка реле 6 тока. На фиг. 2 вторичные обмотки трансформаторов тока 4 и 5 соединены встречно параллельно, причем к ним параллельно присоединена обмотка реле 6 тока. Далее для пояснения принципа работы устройства защиты используется схема на фиг. 2.

Электрическая сеть питается от источника электроэнергии 7, напряжение от которого подается на общие шины 8 сети. Однофазное замыкание на землю в первой и второй линиях электропередачи происходит в точках 9 и 10. При этом по кабелям 1, 2 и 3 протекают токи нулевой последовательности 11, 12, 13 и 14. Отключение электрических линий от шин 8 осуществляется выключателями 15 и 16.

Если в электрической сети с изолированной нейралью однофазное замыкание на землю отсутствует, то токи 11, 12, 13 и 14 нулевой последовательности в кабелях 1, 2 и 3 будут равны нулю. При этом токи во вторичных обмотках трансформаторов 4,5 и в обмотке реле 6 будут также равны нулю. Реле 6 находится в исходном положении и устройство защиты не отключает с помощью выключателя 15 линию от общих шин 8.

При возникновении однофазного замыкания на землю в защищаемой электрической линии, например в точке 9 кабеля 1, напряжение поврежденной фазы кабеля этой линии относительно земли становится равным нулю, а напряжение неповрежденных фаз увеличивается 1,73 раза. В результате через электрические емкости всех кабелей электрической сети от шин 8 к точке 9 замыкания потекут токи нулевой последовательности. Так как это расстояние для тока 11 меньше чем для тока 13, то через трансформатор тока 4 будет проходить ток нулевой последовательности больший, чем через трансформатор тока 5. В результате во вторичных обмотках этих трансформаторов появится разность токов, что вызовет появление тока в обмотке реле 6 тока. Реле 6 сработает и вызовет отключение поврежденной линии от общих шин 8 с помощью выключателя 15.

При возникновении однофазного замыкания на землю во второй электрической линии, например в точке 10 кабеля 3 через электрические емкости всех кабелей электрической сети к точке 10 потекут токи нулевой последовательности. При этом эти токи в трансформаторах тока 4 и 5 и их вторичных обмотках будут равны по величине, а ток в реле тока 6 - равен нулю. Реле тока 6 не срабатывает и не вызывает отключение первой линии из двух кабелей от общих шин 8.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты заключается в обеспечении селективного отключения поврежденной линии, а следовательно, в повышении надежности электроснабжения кабельных сетей с изолированной нейтралью.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - обеспечение селективности защиты. Устройство защиты содержит трансформаторы тока нулевой последовательности на каждом кабеле и реле тока. При этом обмотки трансформаторов тока нулевой последовательности разных кабелей соединяются встречно с учетом того, что при параллельном соединении этих обмоток обмотка реле тока подключается параллельно обмоткам любого трансформатора тока, а при последовательном соединении она соединяется последовательно с обмотками обоих трансформаторов тока. 2 ил.

Устройство защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю, содержащее трансформаторы тока нулевой последовательности на каждом кабеле и реле тока, отличающееся тем, что обмотки трансформаторов тока нулевой последовательности разных кабелей соединяются встречно с учетом того, что при параллельном соединении этих обмоток обмотка реле тока подключается параллельно обмоткам любого трансформатора тока, а при последовательном соединении она соединяется последовательно с обмотками обоих трансформаторов тока.