Устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю Советский патент 1984 года по МПК H02H3/17 

Изобретение относится к релейной защите, а именно к устройствам для непрерывного контроля изоляции и за щиты от утечек на землю общепромышленных сетей с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В. Для контроля сопротивления изоля ции в сетях с напряжением выше 1000 В наиболее широкое распространение получило устройство, содержащее трехфазный измерительный транс форматор напряжения с двумя вторичны (ми обмотками, одна из которых соеди нена в звезду, а другая - в разомкнутый треугольник, реагирующий орган и вольтметры l . К недостаткам устройства следует отнести низкую чувствительность к замыканиям через большое переходное сопротивление, поскольку устройство реагирует на несимметрию полных проводимостей изоляции сети относительно земли, а емкостная проводимость,, как правило, в распределительных сетях значительно превышает активную, н не реагирует на симметричное снижение сопротивления изоляции, по этим причинам может быть использовано лишь как индикатор аварийного состояния - металлического замыкания на землю, В процессе эксплуатации трансформаторы напряжения типа НТМИ часто повреждаются из-за воздействия перемежающейся дуги в месте повреждения. Известно также устройство, содержащее два трехфазных трансформатора напряжения, блок питания, разделительный конденсатор и релейный блок состоящий из органа, реагирующего преимущественно на постоянную состав ляющую, и органа, реагирующего на полный ток, причем первичные обмотки трансформаторов подсоединены непосредственно к сети, а нейтральные точки объединены и подсоединены через блок питания и резистор к земле вход реагирующего органа включен параллельно резистору 2 , Указанное устройство реагирует как на однофазную утечку, так и на симметричное снижение сопротивления изоляции, однако оно имеет перезащиту в области болыиих значений сопротивления изоляции, поскольку срабатывает при одном и том же значении сопротивления утечки независимо от значения сопротивления изоляции. Кроме того, устройство ненадежно в работе из-за частого повреждения трансформаторов напряжения при перемежающейся дуге, а также ложных срабатываний устройства при есте ственных смещениях нейтрали и феррорезонансных явлениях. Наиболее близким к предлагаемому является устройство длг} защиты трехфазной сети напряжением выше содержаицее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подсоединена к сети через однофазные измерительные трансформаторы, а к земле - через повышающий трансфдрматор и разделительный конденсатор, сумматор напряжения, диод, омметр, разрядник, резистор и блок питания, причем последовательно соединенные первичная обмотка повышающего трансформатора напряжения и разделительный конденсатор шунтирует разрядник, сумматор напряжения первым выходом через диод подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора напряжения, вторым входом через омметр и второй выход источника питания подключен к разделительному конденсатору, а выходом - к измерительному входу исполнительного реле, параллельно контрольному входу которого включена кнопка возврата-, а параллельно разряднику - последовательно соединенные кнопка проверки и резистор . Недостатком данного устройства являются его ложные срабатывания или отказы в работе за счет влияния тока нулевой последовательности, протекающего по первичной обмотке повышающего трансформатора напряжения под воздействием различных факторов (естественного смещения нейтрали, феррорезонансных явлений, несимметрии проводимостей изоляции). Ток нулевой последовательности накладывается на ток разряда конденсатора и при возникновении утечки. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к сети через первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряжения, а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтированный последовательно соединеншлми кнопкой проверки и резистором, источник питания постоянного тока, первый выход которого подключен к питающему .входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напряжения, первый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке превгдаающего однофазного трансформатора напряжения, второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй выход указанного источника с.заземленным выводом разделительного конденсатора, а также кнопку возврата, подключенную к испопнительному реле, введен Г-обра ный четЕлрехполюсник, состоящий из резистора и конденсатора, подключен ного параллельно разделительному конденсатору, шунтирующему разрядник, через последовательно соединен ные резистор указанного четырехполюсника и первичную обмотку повышаю щего трансформатора напряжения, при этом точка соединения конденсатора резистора соединена с другим выводо указанного индикатора. На чертеже приведена принципиаль ная схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из трехфазног измерительного трансформатора 1 нап ряжения, каждая фаза первичной обмо ки которого подсоединена к контроли руемой сети 2 через первичную обмот ку однофазного измерительного транс форматора 3, а нейтральная точка че рез разделительный конденсатор 4 земле, сумматора 5 напряжения, сост ящего из двух потенциометров 6 и 7,. один из которых подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора 8, а другой - между положительным полюсом источника 9 выпрямленного напряжения и индикатором сопротивления изоляции - омметром 10, Г-образного четырехполюсника 11, вход которого подключен между одним из полюсов омметра 10 и отдельным полюсом источника 9 выпрямленного напряжения, а выход подключен одним из полюсов через первичную обмотку повышающего трансформатора 8 и другим непосредственно к разделительному конденсатору 4, исполнительного реле 12, вход которого подключен к выходу сумматора 5 напряжения, выход ного контакта 13 исполнительного реле 12, разрядника 14, кнопки 15 проверки исполнительного реле, подключенной между нейтральной точкой первичной обмотки трехфазного измерительного трансформатора напряжений и землей через резистор 16, кнопки 17 возврата исполнительного реле и диода 18. Устройство работает следующим об разом. Для непрерывного контроля изоляции фаз сети относительно земли и защиты от утечек устройство подключают между фазами обесточенной сети 2 и подают переменное напряжение на вход источника 9 выпрямленного напряжения. При исправном состоянии исполнительного реле 12 оно срабатывает от броска тока заряда разделительного конденсатора 4 и конденсатора Г-образного четырехполюсника 11 и своим контактом 13 замыкае- цепь сигнали зации. После проверки исправности исполнительного реле 12 путем нажатия кнопки 15 его возвращают в исходное лоложение и подают напряжение на контролируемую сеть 2, Если уровень сопротивления изоляции выше уставки срабатывания исполнительного реле 12, то оно не возбуждается и по омметру 10 можно определить суммарное сопротивление изоляции всех трех фаз сети относительно земли. В случае, когда проводимости изоляции фаз сети не одинаковы или при феррорезонансных явлениях в нейтральном проводе измерительного трансформатора 1 появляется ток нулевой последовательности, однако влияние его на показание ojvtMeTpa ограничено резистором, входящим в Г-образный четырехполюсник, и шунтированием омметра разделительным конденсатором. В случае возникновения утечки конденсатор Г-образного четырехполюсника, обладающий значительно большей емкостью по сравнению с разделительным конденсатором 4, начинает разряжаться по цепи резистор Г-образного четерехполюсника - первичная обмотка повышающего трансформатора 8 - измери гельные трансформаторы 1 и 3 - сопротивление утечки - земля. При этом по первичной обмотке повышающего трансформатора будет протекать в основном ток разряда конденсатора, влияние тока нулевой последовательности от контролируемой сети переменного тока будет значительно ослаблено за счет шунтирования его через разделительный конденсатор 4 и ограничения резистором Г-образного четырехполюсника. Поэтому на потенциометре 6 будет возникать напряжение, максимальное значение которого обратно пропорционально сопротивлению утечки. С другой стороны, в первоначальный момент возникновения утечки ток через потенциометр 7 в силу инерционности системы не изменяется и будет обратно пропорционален величине активного сопротивления изоляции всех трех фаз сети относительно земли. Таким образом, на вход исполнительного реле 12 с потенциометров 6 и 7 снимается сумма напряжений, каждое из которых отстроено от влияния тока нулевой последовательности, протекающего в нулевом проводе измерительного трансформатора под воздействием возникшейутечки. Изменяя соотношение уровней напряжения с помощью сопротивлений потенциометров 6 и 7 можно получить требуемую защитную характеристику и исключить ложные срабатывания реле и его несрабатывания от воздействия возникающего тока нулевой последовательности в нейтральном проводе измерительного трансформатора напряжения. Как показывают исследования, величина тока замыкания на землю, обусловленная трапсформаторсни напряжения

типа НТМИ, протекающего по его нулевому проводу, может достигать 0,12-0,14 А, Естественно, что это снижает надежность работы и приводит к необходимости его дальнейшего совершенствования.

Применение предлагаемого устрой™ ства позволяет повысить надежность функционирования устройства за счет исключения влияния токов нулевой последовательности, возникаюишх в нейтральном проводе измерительного трансформатора напряжения, путем введения Г-образного четырехполюсника, состоящего из резистора и конденсатора, и подключения первичной обмотки повышающего трансформатора между одним из полюсов выхода Г-образного четырехполюсника и разделительным конденсатором.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗМДИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ОТ ОДНО.ФАЗНОГО ЗАМЬ КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ, содержащее трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к сети через первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряжения, а нейтральная точка звезды заземлена через разрядник, шунтированный последовательно соединенными кнопкой проверки и резистором, источник питания постонного тока, первый выход которого подключен к питающему входу исполнительного реле, измерительный вход которого соединен с выходом сумматора напряжения, первый вход которого через диод подключен к вторичной обмотке повышающего однофазного трансформатора напряжения, второй вход сумматора напряжения соединен с одним выводом индикатора сопротивления изоляции и через второй выход указанного источника с заземленным выводом разделительного конденсатора, а также кнопку возврата, подключенную к исполнительному реле, отличающеес я тем, что, с цельн) повышения на€ дежности, в него введен Г-образный (Л четырехполюсник, состоящий из резистора и конденсатора, подключенного параллельно разделительному конденсатору, шунтирующему разрядник, через последовательно соединенные резистор указанного четырехполюсника и первичную обмотку повышающего трансформатора напряжения, при этом точка со единения конденсатора и реа зистора соединена с другим выводом указанного индикатора. ел Г) ел