Устройство защиты от однофазных коротких замыканий в сети 0,4 кВ Российский патент 2024 года по МПК H02H3/13 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения срабатывания защиты при однофазных коротких замыканиях в сети 0,4 кВ с системой заземления TN-C-S.

Уровень техники

Известно устройство контроля целостности PEN-проводника в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью (патент RU на ПМ №127538, публ. 27.04.2013, МПК H02H 7/00), содержащее трансформаторную подстанцию, питающую линию, вводно-распределительное устройство (ВРУ), автоматический выключатель, повторный заземлитель. При этом оно снабжено трансформатором тока, подключенным к заземляющему проводнику повторного заземлителя ВРУ, ко вторичной обмотке которого подключен блок сравнения величины тока с пороговым значением, сигнал с которого поступает на исполнительный механизм главного автоматического выключателя ВРУ.

Недостатками настоящего технического решения являются низкая чувствительность электромагнитной характеристики главного выключателя ВРУ из-за не учета тока, протекающего через сопротивление заземления, а также возможная недостаточная чувствительность защиты при однофазных коротких замыканиях в пределах всего защищаемого участка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ, описанное в патенте RU №2807681 (публ. 21.11.2023, МПК H02J 3/26, G01R 31/08) на изобретение «Способ диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ», содержащее датчик напряжения фазы A и датчик тока фазы A, установленные на фазе A питающей линии 0,4 кВ, датчик напряжения фазы В и датчик тока фазы В, установленные на фазе B питающей линии 0,4 кВ, датчик напряжения фазы С и датчик тока фазы С, установленные на фазе C питающей линии 0,4 кВ. На нулевом совмещенном проводнике, включающем нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, установлен датчик тока нулевого проводника. На заземляющем устройстве с совокупным сопротивлением установлен датчик тока заземляющего устройства. Все указанные датчики тока и напряжения соединены с электронной вычислительной машиной (ЭВМ).

Недостатками данного устройства являются техническая сложность и низкая надежность реализации защиты сети 0,4 кВ вследствие установки множества датчиков напряжения и тока, а также низкой надежности датчиков напряжения, так как цепи напряжения часто выходят из строя. При близких коротких замыканиях напряжение на датчике просаживается до нуля и, соответственно, датчик перестает работать.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение реализации защиты от однофазных коротких замыканий в сети 0,4 кВ с одновременным повышением ее надежности и достоверности.

Технический результат заключается в уменьшении тока, протекающего во вторичных цепях защиты за счет суммирования противоположно направленных измеренных токов фазных проводников и совмещенного проводника.

Это достигается тем, что известное устройство защиты от однофазных коротких замыканий сети 0,4 кВ, содержащее измеритель тока утечки и измерители фазных токов, снабжено первым, вторым и третьим трансформаторами тока фаз А, В, С, шестью диодными мостами и тремя электромагнитными расцепителями, при этом измеритель тока утечки выполнен в виде разделительного трансформатора, установленного в нейтрали N, во вторичных цепях которого установлены первый, второй и третий трансформаторы тока фаз А, В, С, ко вторичным цепям которых подсоединены первый, второй и третий диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты, измерители фазных токов выполнены в виде четвертого, пятого и шестого трансформаторов тока, установленных в фазных проводах А, В, С, ко вторичным цепям которых подсоединены четвертый, пятый и шестой диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты встречно-направленно по отношению, соответственно, к первому, второму и третьему диодным мостам, во вторичные цепи защиты к диодным мостам каждой фазы подключен собственный магнитный расцепитель.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства защиты от однофазных коротких замыканий сети 0,4 кВ, на фиг. 2 показана схема подключения указанного устройства в сеть.

Осуществление изобретения

Устройство защиты от однофазных коротких замыканий сети 0,4 кВ содержит разделительный трансформатор 1, установленный в нейтрали N. Во вторичных цепях разделительного трансформатора 1 установлены первый 2, второй 3 и третий 4 трансформаторы тока для каждой фазы (А, В, С), ко вторичным цепям которых подсоединены первый 5, второй 6 и третий 7 диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты.

В каждом фазном проводе (А, В, С) установлены, соответственно, четвертый 8, пятый 9 и шестой 10 трансформаторы тока, ко вторичным цепям которых подсоединены четвертый 11, пятый 12 и шестой 13 диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты встречно-направленно по отношению, соответственно, к первому 5, второму 6 и третьему 7 диодным мостам.

Во вторичные цепи защиты к первому 5 и четвертому 11 диодным мостам подключен первый магнитный расцепитель 14; ко второму 6 и пятому 12 диодным мостам подключен второй магнитный расцепитель 15; к третьему 7 и шестому 13 диодным мостам подключен третий магнитный расцепитель 16.

Разделительный трансформатор 1 представляет собой измеритель тока утечки. Четвертый 8, пятый 9 и шестой 10 трансформаторы тока представляют собой измерители фазных токов.

Предлагаемое устройство выполнено с возможностью установки в трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ.

Устройство защиты от однофазных коротких замыканий сети 0,4 кВ работает следующим образом.

Четвертый 8, пятый 9 и шестой 10 трансформаторы тока (фаз А, В, С) измеряют фазные токи.

Первый 2, второй 3 и третий 4 трансформаторы тока измеряют ток утечки, протекающий через сопротивление заземления и первичную обмотку разделительного трансформатора 1.

Затем измеренные значения фазных токов и тока утечки выпрямляются посредством диодных мостов 5, 6, 7 и 11, 12, 13. При этом фазные токи и токи утечки становятся встречно направленными.

Далее встречно-направленные выпрямленные значения фазного тока и тока утечки суммируются и направляются во вторичные обмотки цепей защиты.

Результирующие токи поступают на вход электромагнитных расцепителей 14, 15, 16 с чувствительной электромагнитной характеристикой.

Таким образом, в нормальном рабочем режиме в зависимости от сопротивления заземления результирующий ток, поступающий в электромагнитный расцепитель, снижается в сравнении с вторичным током, проходящим через фазу, вследствие чего в предлагаемом изобретении использованы более чувствительные характеристики электромагнитных расцепителей 14, 15, 16.

При однофазном коротком замыкании ток утечки увеличивается, происходит превышение параметра срабатывания по току и электромагнитный расцепитель действует на размыкание нормально замкнутых контактов выключателя QF (трехфазно).

В данном устройстве осуществляется постоянный контроль сопротивления заземления за счет непрерывного измерения полного тока, протекающего через нулевой рабочий и защитный проводники и сопротивление заземления.

Использование изобретения позволяет упростить реализацию защиты от однофазных коротких замыканий в сети 0,4 кВ за счет использования исключительно измерителей тока, а также повысить надежность защиты за счет использования электромагнитного расцепителя с чувствительной характеристикой срабатывания. За счет независимости вторичного тока, поступающего на вход электромагнитного расцепителя, от сопротивления заземления, меняющегося вследствие действия внешних факторов, повышена достоверность защиты.

Изобретение относится к области электротехники и направлено на упрощение реализации защиты от однофазных коротких замыканий в сети 0,4 кВ с одновременным повышением ее надежности и достоверности. Известное устройство защиты от однофазных коротких замыканий сети 0,4 кВ, содержащее измеритель тока утечки и измерители фазных токов, снабжено первым, вторым и третьим трансформаторами тока фаз А, В, С, шестью диодными мостами и тремя электромагнитными расцепителями, при этом измеритель тока утечки выполнен в виде разделительного трансформатора, установленного в нейтрали N, во вторичных цепях которого установлены первый, второй и третий трансформаторы тока фаз А, В, С, ко вторичным цепям которых подсоединены первый, второй и третий диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты, измерители фазных токов выполнены в виде четвертого, пятого и шестого трансформаторов тока, установленных в фазных проводах А, В, С, ко вторичным цепям которых подсоединены четвертый, пятый и шестой диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты встречно-направленно по отношению соответственно к первому, второму и третьему диодным мостам, во вторичные цепи защиты к диодным мостам каждой фазы подключен собственный магнитный расцепитель. 2 ил.

Устройство защиты от однофазных коротких замыканий сети 0,4 кВ, содержащее измеритель тока утечки и измерители фазных токов, отличающееся тем, что оно снабжено первым, вторым и третьим трансформаторами тока фаз А, В, С, шестью диодными мостами и тремя электромагнитными расцепителями, при этом измеритель тока утечки выполнен в виде разделительного трансформатора, установленного в нейтрали N, во вторичных цепях которого установлены первый, второй и третий трансформаторы тока фаз А, В, С, ко вторичным цепям которых подсоединены первый, второй и третий диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты, измерители фазных токов выполнены в виде четвертого, пятого и шестого трансформаторов тока, установленных в фазных проводах А, В, С, ко вторичным цепям которых подсоединены четвертый, пятый и шестой диодные мосты, включенные во вторичные цепи защиты встречно-направленно по отношению соответственно к первому, второму и третьему диодным мостам, во вторичные цепи защиты к диодным мостам каждой фазы подключен собственный магнитный расцепитель.