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

1 Изобретение относится к электротехнике, в.частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной ней тралью.3 Известно устройство для защиты ot однофазного замыкания на землю, содержащее пусковой орган (ПО), подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности (ДННП), преобразователи ток-выпрямленное напряжение (ПТВН), входы которых подключены к датчикам тока нулевой последовательности (ДТНП) установленным на защищаемых присоединениях,--а выходы через пороговые элементы(ПЭ) связаны с исполнительными органами (ИО) 11. Недостат к известного устройства - возможность неселективного срабатывания от действия импульсных помех, а также от токов переходного режима. Кроме того, оно имеет ограниченную чувствительность, которая зависит от параметров применяемых т ристоров. Наиболее близким по технической Сути к изобретению является устройство для защити от замыкания на землю, содержащее по числу присоединё.ний ДТНП, преобразователи ток выпрямленное напряжение, запоминающие элементы, интегрирующие цепи с размыкающими ключами на выходе, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления (БУ), запускаемого от ПО по напряжению нулевой последовательности, пороговые элементы, исполнительные органы с памятью Х2 . Недостатками этого технического рещения являются возможность ложной работы при действии помех и кратковременных замыканиях на землю, а также невысокое быстродействие. Цель изобретения - повьщ1ение по мехоустойчивости . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пусковой орган, подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, преобразователи ток-выпрямленное напря: ение, входы которых подключены к вторичны обмоткам датчиков тока нулевой посл довательности, установленных на защищаемых присоединениях, интегрирующие цепи, подключенные своими 721 выходами к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых соединены с исполнительными органами, при этом интегрирующие цепи зашунтированы размыкающими ключами, управляющие входы которых .подключены к выходу блока управления, включающего в себя элемент НЕ, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, а вход блока управления подключен к выходу пускового органа, вход которого соединен с трансформатором напряжения нулевой последовательности, снабжено по числу защищаемых присоединений последовательно соединенными преобразователями напряжение-частота (ПНЧ), подключенными своими входами к преобразователям ток-вьтрямленное напряжение, и преобразователями частота-напряжение (ПНЧ), на выходах которых подключены упомянутые интегрирующие цепи. Кроме того, входы элемента ИЛИ блока управления соединены с выходами.исполнительных органов, а вход элемента НЕ соединен с выходом пускового органа. На чертеже приведена схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю. Устройство содержит установленные на защищаемых присоединениях 1 и 2 датчики тока нулевой последовательности 3 и 4, к вторичным обмоткам которых подключены ПТВН 5 и 6; последовательно соединенные преобразователи напряжение-частота 7 и 8, подключенные своими входами к ПТВН 5 и 6, и преобразователи частота-напряжение 9 и 10 с интегрирующими цепями и размыкаюищми ключами 1 1 и 12 на выходе; ИЗ 13 и 14, входы которых подключены к выходам интегрирующих цепей ПЧН 9 и 10, а выходы соединены с исполнительными органами 15 и 16 на КЗ-триггерах; источник опорного напряжения (ИОН) 17, выход которого подключен к вспомогательным входам ПЭ 13 и 14; ПО 18, подключенный к выходу ДННП 19; катушки (цепи) отключения 20 и 21 выключателей присоединений 1 и 2, входы которых через элементы совпадения 22 и 23 подключены к выходам ИО 15 и 16 и выходу ПО-18; блок управления,включающий элемент НЕ 24, вход которого соединен с выходом ПО 18, а выход с R-входами ИО 15 и 16, и элемент ИЛИ

25, входы которого соединены с выходами ИО 15 и 16 и выходомэлемента НЕ 24, а выход - с управляющими входами ключей 11 и 12,

ПТВН 5(6) состоит из трансреактора, схемы расщепления двухфазного напряжения в трехфазное, трехфаного выпрямителя и интегрирующей цепочки на RC-элементах. Выходное напряжение преобразователя пропорционально току нулевой последовательности.

ПНЧ 7(8) вьтолнен на триггере Шмитта, число импульсов на выходе которого пропорционально амплитуде входного напряжения. Триггер Шмитта совмещает функции элемента сравнения и замыкающего ключа.

Преобразователь частота-напряжение 9(10) с интегрирующей цепью состоит из диодов, конденсаторов, эмиттерного повторителя и размыкающего ключа. Выходное напряжение интегрирующей цепи прямо пропорционально числу поступивших на ее вход импульсов.

ПЭ 13(14) имеет релейную характеристику, которая обеспечивается за счет положительной обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ПЭ 13 и 14, ИО 15 и 16 и ПО 18 находятся в исходном состоянии. Ключи 11 и 12 замкнуты-. Входные транзисторы триггеров 7 и 8 закрыты, выходные - открьпы.

При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на присоединении 1, срабатывает ПО 18 и подает сигнал на один из входов элементов совпадения 22 и 23 и на вход элемента 24. Ключи 11 и 12 размыкаются. Одновременно с этим на выходах ПТВН 5 и 6 появляются нарастающие по экспоненциальному закону вьтрямленные и сглаженные напряжения При достижении этими напряжениями значения порога срабатывания триггеров 7 и 8 (которое принимается одинаковым для всех присоединений) последние срабатывают (входные транзисторы кратковременно открываются, а выходные - закрываются) и на их выходах появляются импульсы, поступаюпд1е на входы ПЧН 9 и 10. При подаче на входы ПЧН 9 и 10 импульсов происходит заряд обоих конденсаторов через верхний диод. Напряжение на конденсаторах распределяется обратно пропорционально их емкостям, причем емкость верхнего 5 конденсатора принимается много

меньше емкости нижнего (интегрирующего конденсатора. Вследствие этого напряжение на интегрирующем конденсаторе составляет только лишь не большую часть напряжения входного импульса. При каждом исчезновении входного импульса (т.е. вовремя паузы) верхний конденсатор разряжается через нижний диод и малое выход5 ное сопротивление эмиттерного повторителя и выходное сопротивление триггера Шмитта до напряжения на нижнем конденсаторе. Поскольку верхний и нижний конденсаторы имеют одинакоо вые по величине, но противоположные по знаку напряжения, разность напряжений между конденсаторами становится равной нулю. В результате этого при поступлении каждого следующего импульса к нижнему конденсатору прикладывается полное входное напряжение и все ступеньки напряжения на нижнем конденсаторе имеют одинаковую величину.

0 При достижении этими напряжениями величины опорного напряжения (порога срабатьшания) ПЭ 13 и 14. последние приходят в действие, причем гГервым срабатывает ПЭ 13 и соответственно

5 ИО 15 присоединения 1, поскольку

через присоединение 1 протекает наибольший ток нулевой последовательности.

При срабатывании ИО 15 через эле0 мент или 25 подается сигнал на управляющие входы ключей 11 и 12. Последние замыкаются. Этим исключается возможность срабатывания порогового элемента 14 неповрежденного

5 присоединения 2 ..

После отключения выключателя присоединения 1 и исчезновения на выходе ПО 18 сигнала исполнительный орган (триггер) 15 автоматически пе0 реключается в другое состояние, и сигнал на его выходе исчезает. Устройство готово к повторному действию.

Аналогично устройство работает при замыкании на присоединении 2.

Введение в устройство для защиты от однофазного замыкания на землю последовательно соединенных преобразователей иапряжение-частота и пре образователей чactoтa-нaпpяжeниe поз воляет создать более помехоустойчивую защиту, которая практически . нечувствительна к действию импульсны и других кратковременных помех,превышающих уровень сигналов срабатывания пороговых элементов в десяткисотни раз, Устройство для защиты может быть изготовлено на основе современной интегральной базы. Так как пороговый элементы имеют одинаковые для всех присоединений уставки, это упрощает настройку и наладку защиты, не требует проведения расчетов и замеров токов нулевой последовательности по каждому присоединению сети, позволяет применять защиты в сетях с широким диапазоном изменения токов. Отпадает также необходимость в отстройке от бросков собственных емкостных токов и токов при кратковременных замыканиях на землю, появляется возможность одновременного удовлетворения противоречивых требований по обеспечению чувствительности и селективности, а также быстродействия.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее пусковой орган, подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, преобразователи ток-выпрямленное напряжение, входы которых подключены к вторичньтм обмбткам датчиков тока нулевой последовательности, установленных на защищаемых щ)исоединениях,. интегрирующие цепи, подключенные своими выходами к входам соответствующ11х порого вых элементов, выходы которых соединены с исполнительными органами,при этом интегрирующие цепи защунтированы размыкающими ключами, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления, -включающего в себя элемент НЕ, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, а вход блока управления подключен к выходу пускового .органа, вход которого соединен с трансформатором напряжения нулевой последовательности, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости,- оно снабжено по числу защищаемых присоединений последовательно соединенными преобразователя и напряжение-частота, подключенными своими входами к преоб(Л разователям ток-выпрямленкое напряжение, и преобразователями частотас напряжение, на выходах которых подключены упомянутые интегрирующие цепи. 2. Устройство по П.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что входы элемента ИЛИ блока управления соединены с выходами исполнительных органов, а вход элемента НЕ соединен с эвыходом пускового .органа. У1 ;о vj fS3