Устройство для определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1983 года по МПК H02M3/16 

Изобретение относится к электротех нике, в частности к устройствам для определения поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью с целью ее использования, например, совместно с быстродействующей аппаратурой защиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека Гк любой из фаз сети напряжением1,14-10 кВ. Известно устройство для определе ния -поврежденной фазы в трехфазной .электрической сети с изолированной не,йтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и по числу фаз пороговые элементы срав нения, подключенные входами к цепям, обра зованным путем последовательного и встречного включения вторичных об-. моток разделительных трансформаторов подключенных -первичными обмотками на фазНые напряжения сети и промежуточ-; ного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к источнику .постоянного напряжения через формирователь добавочного вектора, состоящий из транзисторных ключей с параллельно включенными диодными ограничителями, базовые цепи которых через фазосдвигающую цепочку подключены к фильтру напряжения нулевой последо вательности, а выходы пороговых элементов подключены к входу логического блока. Работа устройства основана на принципе формирования результирующих векторов фазных напряжений и добавоч ного вектора, модуль .которого изменя ют в зависимости от модуля вектора напряжения нулевой последовательност по заданным математическим законам и определения поврежденной фазы по амплитудам двух результирующих векто ров, соответствующих неподвижным фазам и превышающих эталонную величину С 1 Недостатком данного устройства является необходимость иметь- источник постоянного тока. Известно устройство для определения поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности и подключенные к каждой из фаз сети органы максимального напряжения выходы которых соединены с первыми входами элементов И отстающей фазы и с вторыми входами элементов И одноименной фазы через элементы НЕ, причем каждый из элементов И дополнительно снабжен третьим входом, к каждому из которых подключен выход фильтра напряжения нулевой последовательности 2 , Недостатком известного устройства является его низкая чувствительность поскольку в области больших сопротивлений напряжение опережающей фаэи С и поврежденной фазы Л отличаются меж ду собой незначительно, и практически трудно осуществить срабатывание максимального органа опережающей фазы С и несрабат-ывание максимального органа поврежденной фазы А при больших величинах сопротивлений утечки и заданной установке срабатывания. целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащем три элемента И и три элемента НЕ каждой из фаз сети, выходной орган фильтра напряжения нуЛевой последовательности, выход которого соединен с первыми входами каждого из элементов И, а выход каждого из элементов НЕ одноименной фазы соединен с вторым входом элемента И одноименной фазы, каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом, а устройство снабжено тремя блокаьет суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети, тремя блоками суммировадия векторов напряжений собственной и по- : ловины отстающей фаз сеТи, тремя фазосдвигающими цепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими блоками сравнения, при этом входы каждого из блоков суммирования вектог ров напряжений собственной и отстающей фаз сети и блоков суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети подключены к Соответствующим собственным и отстающим .источникам фазных напряжений сети, а выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собст- венной .и отстающей фаз сети через последовательно соединенные фазосдвигающие цепочки и nepsbie блоки сравненияподсоединены .к третьим входам элементов И опережающих фаз сети и через вторые блоки сравнения - к третьим входам элементов И отстающих фаз сети, причем выходы каждого бло суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети через последовательно соединенные третьи блоки сравнения подключены к входам элементов НЕ одноименных фаз сети. На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - .векторная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства (при замыкании на фазе А). Устройство состоит из блоков 13 суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети, фазосдвигающих цепочек 4 - 6, первых блрков 7-9 сравнения и вторых блоков 10 - 12 сравнения напряжений с эталонной величиной, блоков 13 15 су и1мирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фа сети, третьих блоков 16 - 18 сравне ния с эталонной величиной, логичесних элементов НЕ 19-21, логических элементов И 22 - 24 и выходного орг на 25 фильтра напряжения нулевой по ледовательности. Поврежденная фаза (например, фаз А) определяется при следующих услоI C,UA виях ) повернута на + О, фиг. 2 видно, что чувствитель jHocTb устройства, ограничена дугами и 88 (цифры 12 и-8 показыв ют, что сигнал снимается с блоков 1 и 8), образованными пересечением ок ружности с радиусом, равным Е( внеш няя окружность, где Е - уставка ерабатывания),полуокружностей , являющимися геометрическим ме том точек сумм.векторов напряжений (Uc + Од) и (0. + Up). в Фазы В и С определяются соответСумма векторов напряжений для фа зы А равна (соответственно для фазы В - UQ + А фазы С UA 5g) повернута на+90 для повышения чувствительности устройства. Сумма векторов напряжений для фазы А равна О А - и (соотв етст/ 2 Л У - iBBHHo дли фазы В - Ой для фазы С - Q t-5-, введена дли от ложных срабатываний на данно фазе при замлкании на других фазах. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы на входы блоков 1-Зи13-15 сукашр вания подаются векторы напряжений.. Суммы векторов напряжений из блоков 1 - 3 подаются на блоки 10 12 сравнения. Так как фазные напряжения равны между собой и сдвинуты на угол 120,векторная сумма двух напряжений равна по модулю и противоположна по направлению третьему фазному напряжению. .Это напряжение меньше эталонной величины. Поэтому блоки 10 - 12 сравнения не срабатывают, и на входы логических элементов И 22 24 подается О, С блоков 1-3 сумма векторов двух напряжений подается на фазосдвигающие цепочка 4 - 6, в которых происходит фазовый сдвиг cyiNWto векторов напряжений на 90 против часовой стрелки. Эти сумьи векторов также меныце эталонной величины. Поэтому на соответствующие входы логических эле 1ентов И также подается О с блоков 7-9 сравнения. Сумма напряжения собственной фазы и половины напряжения последующей фазы подается на входы блоков 16 - 18 сравнения с выходов блоков 13-15 суммирования, которая по величине меньше эталонной величины. Поэтому с выходов блоков 16 - 18 на входы логических элементов НЕ 19 - 21 подается О, следовательно на первичные входы логических элементов И 22 - 24 подается 1. В нормальном режиме работы сети при отсутствии утечки отсутствует напряжение нулевой последовательности, блок 25 не срабатывает, и на вторых входах логических элементов И 22 - 24 присутствует сигнал, равный О. Таким образом, при отсутствии утечки на первых входах логических элементов И 22 - 24 присутствует сигнал, равный 1, на вторых, третьих и четвертых входах - сигнал, равный нулю.При закикании на землю фазы А срабатывает блок 12, так как фазное напряжение опережающей фазы С увеличивается (в пределе до линейного, точка 12 , при глухом замыкании на землю2 и поэтому сумма напряжений и + и превышает уставку срабатывания. Данная сумма векторов напряжения скользит по дуге 1212 . i -0Сумма напряжений Q Е. скользит по дуге полуокружности 1616 (точка 1б соответствует глухому замыканию фазы А на землю). Из фиг. 2 видно, что при любом сопротивлении за 1кания дуга полуокружности 16 16 находится внутри окружности с радиусом, равным Е (уставка срабатывания). Значит на выходе элемента 16 при замыкании, фазы А на землю сигнал всегда равен О, следовательно, на выходе элемента НЕ 19 сигнал всегда равен 1. На выходе элемента 8 сигнал равен единице, так как при з.амакании фазы А на землю сумма слагае 4JX векторов напряжений становится . больше установки срабатывания (дуга полуокружности 8 8, фиг. 2), и при глухом за1« акании фазы А на земпю сумма напряжений находится в точке 8.

Блок 25 срабатывает при замыкании какой либо из фаз сети (в данном случае фазы А), Таким образом, на все входы логического элемента И 22 подается единица, этот элемент срабаты вает, и определяется поврежденная фаза А. . .

На фазе В при любом сопротивлении замыкания не срабатывает элемент 9 (дуга полуокружности 99, фиг. 2), следовательно не срабатывает элемент 23, Фаза С также не срабатывает при замыкании на фазе А, так как Tl +

и.

)и на вход логического

Uc

элемента 24 подается О от элемента 21.

Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность и избират.ельность поврежденной фазы

сети. В известном устройстве при больших сопротивлениях утечки поврежденная фаз г определяется при превышении Напряжения опережающей фазы установки срабатывания, а в предлагаемом устр

0 ройстве поврежденная фаза определяется суммами напряжений. Высокая надежность устройства от ложных сраба.тываний достигается вследствие блокировок устройств по напряжению нуле5 .вой последовательности, сумме напряжения отстающей фазы и половины напряжения опережающей фазы.

Указанные преимущества позволяют повысить безопасность эксплуатации

Q карьерных электрических сетей напря-; жением 6 - 10 кВ. Фазе с Лслг/ 0fjff

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее три элемен,та И и три элемента НЕ каждой уз фаз сети, выходной орган напряжений нулевой последовательности, выход которого соединен с первыми входами каждого из элементов И, а выход каждого из элементов НЕ одноименной фазы соединен с вторым входом элемента И одноименной фазы, отличающееся тем, что, с целью повьаиения надежности функционирования, каждый из элементов И дополнительно снабжен четвертым входом,, а устройство снабжено тремя блоками суммирования векторов напряжений собственной и отстающей фаз сети, тремя блоками суммирования векторов н-апряжений собственной и половины отстающей фаз сети, тремя фазосдвигающими цепочками, тремя первыми, тремя вторыми и тремя третьими блоками сравнения, при этом входы каждого из блоков суммирования векторов напряжений собственной и отстающ ей фаз сети и блоков суммирования векторовнапряжений собственной и половины отстающей фаз сети подключены к, соответствующим собственным и отстающим источникам фазных напряжений сети, а выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной .и отстающей фаз сети через последовательно сое(Л диненные фазосдвигающие цепочки и первые блоки сравнения подсоединены с: к третьим входам элементов И опережающих фаз сети и через вторые блоки i сравнения к третьим входам элементов И отстающих фаз сети, причем выходы каждого блока суммирования векторов напряжений собственной и половины отстающей фаз сети через последоваел тельно соединенные третьи блоки срав со нения подключены к входам элементов НЕ одноименных фаз сети. IvD СО