Устройство для защиты от обрыва и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 H02H5/10 

Изобретение относится к технике релейной защиты и противоавариной автоматики в электрических установках, конкретнее для защиты от обрыва и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Известно устройство, которое для обнаружения неполнофазных режимов в трехфазной сети содержит подключенные к каждой фазе и нейтрали преобразователи переменного напряжения в постоянное и исполнительный орган 1.

Однако такое устройство обладает недостаточной чувствительностью и не позволяет выделить вид повреждения.

Известно также устройство для защиты от несимметричных режимов работы электрической сети, содержащее подключенные к каждой из фаз и нейтрали сети преобразователи переменного напряжения в постоянное, исполнительный орган, по одному логическому элементу И в канал каждой фазы, по одному логическому элементу НЕ в канал каждой фазы, логический элемент ИЛИ и логический элемент, реализующий операцию неравнозначности 2.

Однако это устройство не позволяет дифференцированно выделить обрыв или замыкание на землю в сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения электрической сети, содержащее пять исполнительных органов, пять преобразователей переменного напряжения в постоянное, девять логических элементов И, три ключа, два логических.элемента ИЛИ, два блока выдержки времени, логический элемент, реализующий функцию неравнозначности и фильтр оснований частоты 3.

Недостатком известного устройства является то, что оно в ряде случаев (когда напряжение нулевой последовательности Uo меньше 0,3 Ъсрфазного напряжения) не позволяет четко определить обрыв и замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью и сложно по конструкции.

Целью изобретения является повыщение надежности функционирования устройства и его упрощение.

Для достижения указанной цели в устройстве для защиты от обрыва и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащем подключенные к каждой из фаз сети три преобразователя переменного напряжения в постоянное, выходы которых подключены к первым входам соответствующих логических элементов И, к вторым входам которых подключены выходы преобразователей опережающих фаз, а третьи входы логических элементов И соединены с выходом блока выдержки времени, три входа которого подключены к выходам преобразователей, выходы логических элементов И соединены с входами

логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого исполнительного органа, сигнализирующего о наличии замыкания на землю в сети, второй исполнительный орган, сигнализирующий о наличии обрыва в сети, введены три логических элемента ИЛИ-НЕ, логический элемент, реализующий функцию неравнозначности, при этом выходы каждого из преобразовад телей переменного напряжения в постоянное подключены к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ одноименных фаз и к вторым входам логических элементов ИЛИ-НЕ опережающих фаз, выходы логических элементов ИЛИ-НЕ подключе5 ны к трем входам логического элемента, реализующего функцию неравнозначности, выход которого подключен к входу второго исполнительного органа, сигнализирующего о наличии обрыва в сети.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит преобразователи 1-3 переменного напряжения в постоянное, логические элементы И 4-6, логические элементы ИЛИ-НЕ 7-9,

блок 10 выдержки времени, который обеспечивает задержку сигнала на время, равное 0,2-0,5 с, необходимое для прекращения переходного процесса, логический элемент ИЛИ 11, логический элемент 12, реализующий операцию неравнозначности, исполни0 тельные органы 13 и 14. «

В нормальном режиме работы сети устройство не срабатывает. Напряжения фаз сети симметричны и не превыщают U выходные сигналы с преобразователей переменного напряжения в постоянное 1-3 рав5 иы нулю, и, следовательно, на входы логических элементов И 4-6 и ИЛИ-НЕ 7-9 поступают сигналы, равные нулю. Таким образом, на выходах логических элементов И 4-6 будут сигналы, равные нулю, а на

выходах логических элементов ИЛИ-НЕ

7-9 сигналы равны единице. Так как на выходах логического элемента сигналы равны нулю, то на его выходе сигнал также равен нулю, и первый исполнительный орган 13 не срабатывает. Поскольку три сигнала,

5 поступающие на входы логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, равны единице, то сигнал на выходе последнего равен нулю, и второй исполнительный орган 14 не срабатывает.

В воздушных электрических сетях (ВЛ)

0 с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю напряжение поврежденной фазы уменьшается (в пределе до нуля), а два других увеличиваются (в пределе - до и).

, При обрыве одного из проводов ВЛ фазные напряжения изменяются так: напряжение на фазе, емкость которой уменьшилась в результате отключения, увеличивается

(и может достигнуть 1,5 U) а напряжения двух других фаз уменьшаются одинаково (до минимального значения, равного 0,87 и. Выходные сигналы преобразователей 1-3 подаются на первые входы логических элементов И 4-6 и ИЛИ-НЕ 7-9 одноименных фаз и на вторые входы логических элементов И 4-6 соединены с тремя входами логического элемента ИЛИ 11, выходной сигнал которого равен логической -единице при однофазном замыкании на землю.

Выходы элементов ИЛИ-НЕ 7-9 соединены с тремя входами логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, выходной сигнал которого равен логической единице при обрыве в сети.

В нормальном режиме работы выходные сигналы преобразователей 1-3 равны нулю, устройство не срабатывает.

При однофазном замыкании на землю, например фазы А выходной сигнал преобразователя, равный нулю (напряжение поврежденнёи фазы А относительно земли уменьшается и меньше U), подается на первые входы логических элементов И 4 и ИЛИ- НЕ 7 фазы А и на вторые входы логических элементов И 6 и ИЛИ-НЕ 9 фазы С. Выходные сигналы преобразователей 2 и 3 фаз В и С равны логической единице (напряжения фаз В и С относительно земли увеличиваются). Выходной сигнал, равный логической единице, с преобразователя 2 фазы В подается на первые входы логических элементов одноименной фазы В:И5 и ИЛИ-НЕ 8 и на вторые входы логических элементов опережающей фазы А: И 4 и ИЛИ-НЕ 7. Выходной сигнал, равный логической единице, с преобразователя 3 фазы С подается на первые входы логических элементов И 6 и ИЛИ-НЕ 9 и на вторые входы логических элементов опережающей фазы В: И 5 и ИЛИ-НЕ 8. Выходные сигналы логических элементов ИЛИ-НЕ 7-9 и логических элементов И 4 и 6 равны нулю, выходной сигнал логического элемента И 5 равен единице.

Таким образом, поступающие на три входа логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, сигналы с элементов ИЛИ-НЕ 7-9 равны нулю, и подключенный к нему исполнительный орган 12, сигнализирующий об обрыве в сети, не работает. На логический элемент ИЛИ 11

е логического элемента И 5 поступает сигнал, равный единице, два других сигнала - с логических элементов И 4 и 6 - равны нулю. Выходной сигнал логического элемен5 та ИЛИ 10 становится равным единице, что сигназилирует о наличии в сети замыкания на землю.

При обрыве в сети, например, фазы А выходной сигнал преобразователя 1, равный единице (напряжение поврежденной фазы А относительно земли увеличивается и больше и), подается на входы логических элементов И 6 и ИЛИ-НЕ 7 фазы А и на вторые входы логических элементов И 6 и ИЛИ-НЕ 9 фазы С. Выходные

5 сигналы преобразователей 2 и 3 фаз В и С, равные нулю (напряжения фаз В и С относительно земли уменьшаются), подаются на первые входы логических элементов своих фаз - И 5 и 6 и ИЛИ-НЕ 8 и 9 соответственно и на вторые входы логи0 ческих элементов опережающих фаз А и В: И 4 и 5 и ИЛИ-НЕ 7 и 8 соответственно. Выходные сигналы логических элементов ИЛИ-НЕ 7 и 9 равны нулю, выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 8

д равен единице.

Поступающие на три входа логического элемента ИЛИ 11 сигналы с элементов И 4-6 равны нулю. Выходной сигнал логического элемента ИЛИ 11 равен нулю, исполнительный блок 13, сигнализирующий

0 о наличии однофазного замыкания в,сети, не работает. На один из входов логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, с логического элемента ИЛИ-НЕ 8 поступает сигнал, равный логической единице, поступающие на два

5 других входа элемента ИЛИ 11 сигналы с логических элементов ИЛИ-НЕ 7 и 9 равны нулю, поэтому выходной сигнал логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, равен логической единице, что сигнализирует о наличии обрыва в сети.

Технико-экономический эффект при использовании предлагаемого устройства по сравнению с базовым получается за счет упрощения устройства (сокращения числа

5 элементов) и повышения надежности функционирования устройства при определении режимов сети: обрыв в фазе и замыкание на землю, снижения народно-хозяйственного ущерба от неполнофазных режимов.

№.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОБРЫВА И ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее подключенные к каждой из фаз сети три преобразователя переменного напряжения в постоянное, выходы которых подключены к первым входам соответствующих логических элементов И, к вторым входам которых подключены выходы преобразователей опережающих фаз, а третьи входы логических элементов И соединены с выходо.м блока выдержки времени, три входа которого подключены к выходам преобразователей, выходы логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого исполнительного органа, сигнализирующего о наличии замыкания а землю в сети, второй исполнительный орган, сигнализирующий о наличии обрыва в сети, отличающееся тем, что, с цепью повыщения надежности функционирования устройства и его упрощения в него дополнительно введены три логических элемента ИЛИ-НЕ, логический элемент, реализующий функцию неравнозначности, при этом выходы каждого из преобразователей переменного напряжения в постоянное подключены к первым входам логических элементов ИЛИ(Л НЕ одноименных фаз и к вторым входам логических элементов ИЛИ-НЕ опережающих фаз, выходы логических элементов ИЛИ-НЕ подключены к трем входам логического элемента, реализующего функцию неравнозначности, выход которого подключен к входу второго исполнителиьного органа, сигнализирующего о наличии обрыва в сети.

ifb

/VWА /

/V

ч:а

: