Устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 H02H5/10 

Изобретение относится к защите электрических сетей от неполнофаэны и несимметричных режимов работы и может быть использовано в трехфазны электрических сетях с изолированной «нейтралью, питающих потребители сел скохозяйственного назначения. Известно устройство для защиты участка воздушной линии электропере дачи с изолированной нейтралью от несимметричных режимов, содержащее установленные по обе стороны от защищаемого объекта датчики контроля режимов, выполненные в виде антенных фильтров напряжения обратной последовательности и воздействующие на цепи отключения потребителей и сигнализации при обрыве провода питающей линии или Зё1мыкании на Землю в сети С 11. Известно также устройство, испол зующее в качестве датчика контроля режимов трехантенный фильтр напряже ния нулевой последовательности, поз воляющее обнаруживать поврежденную фазу при обрыве провода питгиощей се ти, т.е. устройство может быть использовано в качестве определителя обрыва фазы 2 . Недостатками этого устройства является невозможность обеспечения электроснабжения потребителей при обрьше провода, что приводит к длительным простоям технологического оборудования сельскохозяйственного производства. Кроме того, в месте обрыва провода длительно (до устранения повреждения) сохраняется опас ность поражения электротоком людей и животных. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус ройство для защиты от замыкания на землю, содержащее включенный со сто роны источника питания (на подстанции) определитель замкнувшейся на землю фазы сети, выходные замыкающи контакты которого включены в соответствуюпдае цепи заземляющих выключ телей с пофазным управлением, включенных между шинами подстанций и землей, а каждый отходящий фидер снабжен вторым комплектом заземляющих выключателей, установленных в ячейках распредустройства подстанции. При возникновении однофазного за мыкания наземлю срабатывает заземляющий выключатель и соединяет поврежденную фазу с землей на шинах по станции и в ячейке фидера, на котором произошло замыкание, со стороны линии. После отключения фидера заземляющий выключатель, установленны .в ячейке поврежденного фидера остае ся включенным до тех пор, пока не прекратится подпитка места замыкани ЭДС выбегов синхронных двигателей, чем и обеспечивается электробезопасность З . Однако устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в невозможности защиты потребителей при обрывах провода на различных участках электрической сети, что не позволяет обеспечить бесперебойность электроснабжения потребителей при обрыве одного из проводов линии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей при обрывах провода на различных участках электрической сети, Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее определитель замкнувшейся на землю фазы, подключенный входами к Фразам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих выключателей, включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной фазы, установленные на приемном конце каждого фидера между фазами сети и землей, каждый фидер снабжен определителем обрыва фазы в виде трехантенного фильтра напряжения нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствующих блоков искусственного заземления поврежденной фазы, и дополнительно введен общий анализатор неполнофазного режима, выполненный в виде логического блока, состоящего по числу фаз из элементов максимального и минимального напряжений, входные цепи которых попарно подключены к фазам сети у подстанции, а выходные цепи соединены последовательно и реализуют логические функции AV и подключены к входам упомянутых заземляющих выключателей. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 и 3 векторные диаграммы напряжений при однофазном замыкании на землю без обрыва и за местом обрыва провода. Устройство состоит из анализатора 1 неполнофазного режима, включающего релейные элементы 2-4 максимального напряжения и элементы 5 - 7 - минимального напряжения, подключенные к источнику 8 фазных напряжений. Элементы 2-4 имеют по одному выходу 9 L1 соответственно, а элементы 5 - 7 - по два выхода 12 - 17 соответственно. Указанные выходы соединены последовательно в три цепи в сочетаниях; 9, 14, 16; 10 12, I7f 11, 13, 15. Эти цепи через диоды 18 - 20 подключены к приводам 21 - 23 заземляющих выключателей 24 - 26 с пофаэным управлением, которые в свою очередь присоединены к шинам А, В, С подстанции.

К источнику 8 фазных напряжений подключены также релейные элементы 27 - 29 максимального напряжения определителя 30 замкнувшейся на землю фазы (без обрыва провода). Элементы 27 - 29 имеют соответственно по два выхода - 31 и 32; 33 и 34; 35 и

36,объединенных в три цепи в сочетаниях 31 и 36; 32 и 34; 33 и 35. Эти цепи через диоды 37 - 39 подключены также к приводам 21 - 23 выключателей 24 - 26.

На приемном конце линии, питающей потребительский трансформатор 40, имеются также заземляющие выключатели 41 - 43 с пофазным управлением, присоединенные к фазам питающей линии. Приводы 44 - 46 выключателей 41, - 43 присоединены к выходам определителя 47 обрыва фазы, установленного на приемном конце линии.

В исходном состоянии (сеть не повреждена) на выходы пороговых элементов 2 - 7 и 27 - 29 воздействуют номинальные фазные напряжения. При этом элементы максимального напряжения 2 - 4 и 27 - 29 -не возбуждены, так как фазного напряжения недостаточно для их срабатывания, а их выходы соответствуют логическим нулям (разомкнуты). Элементы же минимального напряжения 5 - 7 возбуждены, но состояние их выходов 12 17 также соответствует логическим нулям, так как их контакты разомкнуты. Следовательно, оперативное напряжение (от источника питания) не будет подаваться на приводы 21 - 23 заземляющих выключателей 24-26. Приводы выключателей 41-43 также обесточены, вслвдствие того, что определитель 47 обрыва фазы не возбужден i сеть работает в нормальном режиме .

При появлении замыкания на землю, например, в точке К фазы А вследствие пробоя изоляции или прикосновения к фазе заземленными предметами модули векторов фазных напряжений неповрежденных фаз В и с,возрастают (фиг.2). и достигают порогов срабатывания релейных элементов максимального напряжения 3,4 и 28,29. При .этом их выводы 10, 11 и 33 - 36 переходят в состояние, соответствующее логическим единицам (контакты замкнутые) . Вследствие этого через цепь, образованную выходами 33, 35 и диодом

37,оперативное напряжение приклады.вается к приводу 21 выключателя 24,

Последний срабатывает и заземляет фазу А, снижая тем самым потенциал ее относительно земли до значения

близкого к нулю. При этом в месте естественного .пробоя фазы дуга гаснет, а шаговые напряжения не превышают допустимых по условиям электро-, безопасности значений. Выключатели

5 41 - 43 не срабатывают, так как определитель 47 обся:1ва фазы на несимметричный режим (т.е. при замкнувшейся на землю фазе) не реагирует. В таком состоянии (фаза А искусственно замкнута на землю на подстанции) сеть может работать без нарушения электроснабжения потребителей до устранения замыкания в точке Кооперативным персоналом,

5 При обрыве провода, например, в точке К2 определитель 47 обрыва фазы возбуждается и, селективно определив повредившуюся фазу,дает через привод 44 команду на срабатывание

0 выключателя 41. Последний срабатывает и соединяет фазу & с землей со стороны потребителя. При этом модули фазных напряжений в системе приобретают следующие значения

5 (фиг.З) на поврежденной фазе

,5(J0, , на неповрежденных фазах

° ифц обозначены модули фазных напряжений в нормальном рэжиме работы сети) . Ангшизатор 1 неполнофазного режима, установленный на подстанции, реагирует на возникающую несимметрию напряжений, а именно: элемент 2 максимального напряжения, подключенный к фазе А источника 8 фазных напряжений возбуждается и замыкает свой выход 9 (контакт), а элементы 6 и 7 минимального напряжения вследствие снижения воз0 Действующих на них напряжений теряют возбуждение (отпускают якоря), а их вБкодные элементы 14 - 17 приобретают состояние логических единиц (контсцсты замыкаются) . Поэтому в цес пи, образованной выходными элементами 9 14 и 16 оказыв1аются реализованными три логические единицы и, следовательно, оперативное напряжение через диод 18 прикладывается к приводу 21 заземляющего выключателя

0 24. Последний срабатьэЕвает и искусственно заземляет фазу А на шинах подстанции.

Вследствие этого оборванная фаза А оказывается с двух сторон - у

5 потребителя и на подстанции - заземленной, и электроснабжение потребителя осуществляется в течение времени, необходимого для устранения повреждения оперативным персоналом,

0 по двум здоровым фазам В и С и земле. При этом устраняется опасность поражения людей и животных в месте обрыва провода, так как потенциал его относительно земли близок к

5 нулю.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ЭЛЕКЗЗРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее определитель замкнувшейся на землю фазы, подключенный входами к фазам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих тиТЕК.А выключателей включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной фазы, установленные на приемном кон;це каждого фидера между фазами сети .и землей, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей от провода на различных участках электрической сети, каждый фидер снабжен определителем обрыва фазы в виде трехантенного фильтра напряжений нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствую- § щих блоков искусственного заземления (Л поврежденной фазы и дополнительно введен анализатор неполнофаэного режима, выполненный в виде логического блокад состоящего по числу фаз. из элементов максимгшьного и минимального напряжений, входные цепи которых попарно по;:№лючены к фазам сети у подстанции, а выходные цепи соединены последовательно и реализуют Од 4;: логические функции и подключены к входам упомянутых заэемляющих выключателей.