Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 

2. Устройство no п. 1, отличающееся тем, что блок выявления поврежденной фазы содержит фазовращающий орган, три фазосравнивающих органа, коммутирующий орган и индикатор поврежденной фазы, причем вход фазовращающего органа подключен к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выход соединен с первыми входами трех фазосравнивающих органов, выходы датчика

фазных напряжений, подключены к вторым входам трех фазосравнивающих органов и вторым входам коммутирующего органа, первые входы которых подключены к выходам трех фазосравнивающих органов, первый выход коммутирующего органа соединен с вторым входом сумматора, а второй выход подключен к индикатору поврежденной фазы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее установленный на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности, подключенный своим.выходом к первому входу фазосравнивающёго органа, выход которого соединен с исполнительным органом, установленный в защищаемой сети трансформатор напряжения нулевой последовательности, выход которого функционально связан через фазовращающий орган с вторым входом фазосравнивающёго органа, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности срабатывания при различных величинах переходных сопротивлений в месте замыкания на земл

Изобретение относится к релейной защите и предназначено для селективной защиты от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением 6.10 и 35 кВ.

Известно устройство непрерывного контроля состояния изоляции и защитного отключения от утечки на землю, в котором используются фильтры тока нулевой последовательности и формирователи опорного напряжения. Устройство основано на сравнении тока нулевой последовательности линий и положительных полуволн напряжений фаз относительно земли по сдвигу фаз между ними и по амплитудам с соответствующими эталонными величинами 1.

В известном устройстве ток нулевой последовательности, выделяемый трансформатором тока, поступает на один вход органа .сравнения, на второй вход которого подаются положительные полуволны напряжений фаз относительно земли, выделенные трехфазным выпрямителем и прошедшие через активно-емкостный фильтр, а выход органа сравнения подключен к исполнительному органу. Первая измеряемая величина - ток нулевой последовательности - зависит от трех факторов: активной и реактивной проводимостей фаз относительно земли и переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю. Напряжение положительных полуволн, формируемое трехфазной выпрямительной схемой, зависит только от активной проводимости фаз относительно земли и переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на йемлю. Вследствие этого между амплитудами и фазами измеряемых величин нет функциональной связи при изменении параметров сети. По этой причине недостатком известных способа и устройства является необходимость перенастройки в процессе эксплуатации при изменении числа, длины или состояния изоляции линий, а также при замене части кабельных линий воздушными и наоборот. Кроме того, возможны .погрешности в работе устройства в связи с тем, что уставка срабатывания по сдвигу фаз между измеряемыми величинами задается в непрерывном диапазоне, а не дискретно. Вследствие этого фазосравнивающий орган, вопервых, должен иметь возможность регулирования фазовой уставки срабатывания,вовторых, иметь высокую чувствительность, а значит, возможны ошибки при настройке

и отработке заданной уставки, что также является недостатком данного устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, осно5 ванное на сравнении по фазе тока и напряжения нулевой последовательности. Эти два параметра функционально свяйаны между собой и характеризуют режим однофазных замыканий на землю. Устройство содержит

д трансформатор тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, функционально связанные через фазовращающий орган и формирователи импульсов с входами фазосравнивающего органа, выход которого соединен с ис5 полнительным элементом 2.

Однако известное устройство не обладает достаточной надежностью из-за отсутствия автоматической перенастройки уставки срабатывания при изменяющихся в реальных условиях величинах переходного сопро тивления в месте замыкания. Кроме того, в устройстве отсутствует информация о том, какая именно фаза повреждена.

Цель изобретения - повышение надежности срабатывания при различных величи.нах переходного сопротивления в месте замыкания на землю.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее установленный на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности; подключен0 ный своим выходом к первому входу фазосраенивающего органа, выход которого соединен с исполнительным органом, установленный в защищаемой сети трансформатор напряжения нулевой последовательности, выход которого функционально связан через фазовращающий орган с вторым входом фазовращающего органа, снабжено подключенньш к трем фазам сети ; атчиком фазны; напряжений, блоком выявления поврежденной фазы и сумматором, причем выход трансформатора напряжения нулевой последовательности подключен к первому входу блока выявления поврежденной фазы и Г1ервому входу сумматора, выход сумматора подключен к входу фазовращающего органа, выходы датчика фазных напряжений подключены к фазным входам блока выявления поврежденной фазы, а его выход соединен с вторым входом сумматора. При этом блок выявления поврежденной фазы содержит фазовращающий орган, три фазосравнивающ 1х органа, коммутирующий орган и индикатор поврежденной фазы, причем вход фазовращающего органа подключен к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выход соединен с первыми входами трех фазосравнивающих органов, выходы датчика фазных напряжений подключены к вторым входал коммутирующего органа, первые входы которых подключены к водам трех фазосравнивающих органов, первый выход коммутирующего органа соединен с вторым входом сумматора,а второй выход подключен к индикатору поврежденной фазы. На фиг. 1 приведена векторная диаграмма для случая повреждения фазы А; на фиг.2 - функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит трёхобмоточныЯ трансформатор 1 напряжения типа НТМИ, годключаемый обычно к щинам распределительных устройств напряжением 6, 10 и 35 кВ. Напряжения нулевой последовательности через первый фазовращающий орган 2 подается на один из входов фазных фазосравнивающих органов 3, 4 и 5, на другие входы которых подаются соответствующие фазные напряжения от того же трансформатора 1. Коммутирующий орган 6, на один из входов которого подаются фазные напряжения от трансформатора 1, а на вторые входы - выходные напряжения от трансформатора 1, а на вторые входы - выходные напряжения фазнь1х фазосравнивающих органов 3, 4 и 5, подключает к сумматору 7 напряжение поврежденной фазы. -На второй вход сумматора подается напряжение нулевой последовательности, которое вместе с фазным напряжением поврежденной фазы через второй фазовращающий орган 8 поетупает на один из входов линейных фазосравнивающих органов 9 всех линий. На другие входы фазосравнивающих органов 9 линий поступает ток нулевой последовагельности от линейных трансформаторов 10 тока. К выходам линейных фазосравнивающих органов подключены исполнительные органы 11. Кроме того, к выходу коммутирующего устройства подключен индикатор 12 поврежденной фазы, а к .трансформатору напряжения - индикатор 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю. Фазосравнивающий орган 2, фазосравнивающие органы 3, 4 и 5, коммутатор 6 индикатор 12 поврежденнойфазы составляют блок 14 выявления поврежденной фазы, который совместно с трансформатором 1, сумматором 7, фазовращающим органом 8 и индикатором 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю являются общими для всех присоединений. Устройство работает следующим образом. При однофазном замыкании на землю на выходах трансформаторов тока и напряжения появляются токи ion и JOH,, напряжение нулевой пocv eдoвaтeльнocти OQ и, искаженная звезда фазных напряжений Од, Ug и Uc- Напряжение нулевой последовательности поворачивается фазовращающим орга ном 2 на -90° и поступает на входы фазосравнивающих органов 3, 4 и 5 разных фаз. При повреждении фазы А, например, повернутое на -90° напряжение нулевой последовательности и, 1 и напряжение этой фазы РА будут совпадать по фазе, а напряжение фаз В и С отстоять на 120...240 и 60...120° соответственно (фиг.Г). Вследствиеэтого Фазосравнивающий орган 3 фазы А подает управляющий сигнал на коммутирующий орган 6, который подключает напряжение поврежденной фазы Од к сумматору 7. Сумматор складывает напряжение поврежденной фазы и напряжение нулевой последовательности, которые с выхода сумматора поступают на фазовращающий орган 8, который поворачивает сумму двух напряжений ЗЙд -f О о на 90°, в результате чего выходная величина совпадает по фазе с током нулевой последовательности 1 поврежденной линии и противоположна по фазе токам нулевой последовательности других линий l (фиг. 1).. При этом срабатывает фазосрачивающий орган поврежденной линии и подает сигнал на исполнительный орран 11 своей линии. Кроме того, коммутирующий орган подает сигнал на индикатор 12 поврежденной фазы, который указывает, какая фаза повреждена. Измерительный прибор, подключенный к выходным зажимам напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, является индикатором 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю, так как величина этого напряжения функционально связана с величиной пере