Устройство для защиты линии электрической сети от однофазного замыкания Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 

СП

о:

(риг .1 со

СХ)

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано в электрических сетях низкого напряжения с несимметричной загрузкой фаз, в частности в сельских сетях напряжением 380/220 В.

Известно устройство защиты линии электрической сети от однофазных замыканий на нуль и на землю путем измерения величины тока нулевой последовательности и сравнения ее с пороговой, величина которой определяется максимальным током рабочей Несимметрйи, и которое содержит фильтр токов нулевой последовательности, пороговый и исполнительные органы fl

Недостатком является то, что устройство имеет низкую чувствительность ввиду необходимости отстройки от токой рабочей несимметрии, которые а сети с однофазными и трехфазными потребителями достигают больших величин.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство защитного отключения, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, дифференцирующий элемент, выходной релейный элемент, воздействующий на катушку отключения, а также блок, формирующий сигнал Запрет.

Указанное устройство контролирует величину броска тока нулевой последовательности и величину изменения тока нагрузки, что позволяет отстроиться от нормальных режимов работы Сети, сопровождающихся появлением бросков тока нулевой последователь-г ности, которые вызваны не аварийной ситуацией, а различного рода коммутациями 12.

Однако в сети с глухозаземленной нейтралью это устройство будет ложно работать, так как короткое замыкание в такой сети идентично скачку тока нагрузки при включении потребителей, в результате чего блок выдаст сигнал Запрет на срабатывание дифференцирующего блока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы в сети с глухозаземленной нейтралью.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты линии электрической сети от однофазного замыкания, содержащее трансформатор тока нулевой последовательноети, выход которого через преобразователь и дифференцирующий блок соединен с пороговым органом-, а также исполнительный орган, введены формирователь опорного сигнала, формирователь формы сигнала повреждения и блок сравнения, к входам которого подключены выходы упомянутых формирователей, входы которьтх соединены

с выходами порогового органа, при этом выход блока сравнения подключе к входу исполнительного органа.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фнг. 2 3 - векторные диаграммы токов линии в нормальном режиме и при замыкании фазы А на земле через большое переходное сопротивление.

Устройство состоит из преобразователя 1 входной величины, преобразующего ток в пропорциональное выпрямленное напряжение, вход которого подключен к трансформатору 2 тока нулевой последовательности, а выход - к дифференцирующему блоку 3. Выход дифференцирующего блока подключен к входу порогового органа 4, один из выходов которого подключен к формирователю 5 опорного сигнала, а другой к формирователю б формы сигнала повреждения. Их выходы соединены с входами блока 7 сравнения, подключенного своим выходом к исполнительному органу 8. Формирователь опорного сигнала может быть выполнен в виде ждущего мультивибратора, а формирователь формы сигнала повреждения - в виде триггера..

Устройство работает следующим образом.

При скачкообразном изменении тока нулевой последовательности, что является признаком замыкания на землю, включения или выключения однофазного потребителя, на выходе дифференцирующего блока 3 появляется импульс, равный по амплитуде величине скачкообразного изменения тока нулевой последовательности. В случа если амплитуда его больше пороговог значения, обусловленного отстройкой от скачкообразного изменения тока нулевой последовательности, вызванного включением или выключением наиболее мощного однофазного потребителя, пороговый каскад запускает формирователь 5 опорного сигнала вырабатывающий например, импульс длительностью несколько большей, че длительность скачкообразных изменений тока нулевой последовательности обусловленных нормальной работой сети, и формирователь формы 6 сигнала повреждения, который работает, например, в режиме триггера. При однофазном замыка,нии импульс повреждения оказывается длительным .и после сравнения с длительностью опорного импульса блок сравнения выдает сигнал на исполнительный орган. Если изменение тока нулевой последоввтельности кратковременное (обусловленное нормальной работой сети), то на выходе дифференцирующего блока появляется второй импульс противоположной полярности, который сбрасывает формирователь формы импульсов повреждения в исходное состояние.

Очевидно, что короткое замыкание в том числе и однофазное, сопровождается скачкообразным изменением тока, который не уменьшается до устранения аварии. Поэтому скачкообразное увеличение тока нулевой последователности, величина и длительность которого больше величины и длительности скачкообразных изменений тока нулевой последовательности, обусловленных включением и выключением самого мощного однофазного потребителя, может служить признаком повреждения.

Мощность одиночных однофазных потребителей обычно наемного меньше суммарной мощности, присоединенной к фазе ЛИВИИ, поэтому скачкообразные изменения тока нулевой последова тельности, обусловленные их значением и выключением, имеют незначи- тельную величину.

Предлагаемое устройство выгоднО отличается от известного более высокой чувствительностью. На фиг. 2 и 3 изображены некоторые диаграммы для случая, когда ток нулевой последовательности при замыкании в фазе Д не увеличивается, а наоборот, уменьшается. Нетрудно также показать, что при замыкании на ненагруженной линии возможно увеличение тока нулевой последовательности до величины, не превышающей ток рабочей несимметрии. В этих случаях защита оказывается нечувствительной. В то же время,, в предлагаемом устройстве из-за сравнения скачкообразных изменений тока нулевой последовательности по длительности с опорньв4 импульсом в данных случаях защитные свойства сохраняются.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее трансформатор Л 8С тока нулевой последовательности, выгход которого через преобразователь и дифференцирующий блок соединен с пороговым органом, а также исполнительный орган, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы в сети с глухозаэемленной нейтралью, в него введены формирователь опорного сигнала, формирователь формы сигнала повреждения и блок сравнения, к входам которого подключены выходы упомянутых формирователей, входы которых соединены с выходами порогового органа, при этом выход блока сравнения подключен к входу исполнительного органа. (Л С

Фиг. У