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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью m.

Однако оно имеет сложную схему, большое количество элементов и вследствие этого недостаточную надежность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для защиты от замыкания Ма землю, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТ1Ш), преобразователи ток - вьтрямленное напряжение (ПТВН) с запоминающими Элементами, исполнительные органы (ИО) на токовых реле и тиристорах, управляющие электроды котЬрых соединены с выходами запоминающих элементон, а катоды объединены вместе и подключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания (БАРУС), выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения (ГУН), например, на Д-Сэлементах, и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий которого через элемент управления связан с пусковым органом (по), подключенным к выходу трансформатора напряжения нулевой поел тел ьн ости (ТННП) 2J .

Известное устройство имеет недостаточную надежность функциовирования в случа, когда собственный емкостный ток защищаемого присоединения соизмерим с полным током замыкания на землю, а также в том случае когда в работе находятся только два присоединения, питающиеся от шин трансформаторной подстанции.

Кроме того, устройство может ложно срабатывать от действия различных помех,обусловленных коммутационными перенапряжениями, феррорезонансными явлениями и т.д.

Целью изобретения является понышекие селективности работы устройства.

Указанная .цель достигается тем, что в устройство для запр1ты от замыкания на землю, содержащее установленные на каждом присоединении послдовательно включенные трансформатор тока нулевой последовательности преобразователи ток - выпрямленное напряжение -с запоминающими элементами на выходе, исполнительные органы на токовых реле и тиристорах, управляющие электроды которых -соединены выходами запоминающих элементов, а катоды объединены и подключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатьшания, выполненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним размыкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента Задержка блока управления, вход которого соединен с выходом пускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, введены включенные между нейтралью сети и земл ей последовательно соединенные резистор, трансформатор тока и замыкающий ключ, управляющий-вход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок управления введен элемент И, выход которого соединен с входом элемента Задержка, первый вход элемента И соединен с выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подключенного к трансформатору тока, второй вход элемента И соединен с выходом пускового органа.

На чертеже представлена схема устройства для защиты от замыкания на землю применительно к двум присоединениям, общее количество которых может быть любым. I

Устройство, для защиты от замыкания на землю содержит установленные на присоединениях 1,2 последовательно включенные ТТНП 3, 4, ПТВН 5,6 с запоминающими конденсаторами и фильтрами высокой частоты на R-Cэлементах, ИО 7,8 на токовых реле 9, 10 и тиристорах 11, 12, управляющие электроды которых соединены с выходами ПТВН 5,6, а катоды объединены вместе и подключены к выходу БАРУС 13, вьшолненного в виде генератора уменьшающегося напряжения на резисторах 14, 15, конденсаторе 16, диоде 17 и размыкающем 18 и замыкающем 19 ключах, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления 20, подсоединенного своими входами к ПО 21 и к выходу элемента контроля тока нейтрали ЭКТН 22, цепь заземления нейтрали, состоящая из резисторного элемента 23, в качестве которого могут быть использованы объемные бетэловые резисторы, трансформатора тока 24 и, замыкающего ключа 25 с органом управления 26, трансформатор напряжения (ТН) нулевой последовательности 27.

Блок управления 20 содержит элементы совпадения 28 и Задержка сигнала 29.

Орган управления 26 включает в себя элемент контроля напряжения нейтрали ЭКНН 30 и пороговый элемент 31. В качестве ЭКНН 30 использован однофазный трансформатор напряжения. Может бать использован также делител напряжения (емкостный, резисторный и т.д.).

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на земпю токовые реле 9,

10,ПО 21, ЭКТН 22, элемент Задержк сигнала 29 и ПЭ 31 находятся в исходном состоянии. Ключ 18 замкнут, а ключи 19 и 25 разомкнуты. Тиристоры

11,12 закрыты, напряжения на их анодах относительно катодов равны приблизительно нулю, поскольку кон-ч денсатор 16 заряжен до напряжения источника питания. Диоды, установленные в цепях управления тиристоров 11

12,заперты выходным напряжением БАРУС 13.

При возникновении в сети замыкания на землю, например на присоединении 1, через поврежденное присоединение начинает течь полный ток замыкания сети на землю, а через неповрежденные - собственный емкостный ток.

На вторичной обмотке ТН 27, соединенной по схеме разомкнутого тре- угольника, появляется, напряжение нулевой последовательности. Появляется напряжение и йа нейтрали сети относительно земпи, величина которого в общем случае зависит от характе ра повреждения (металлическое замыкание, дуговое и т.д.). Если величина каждого из этих напряжений оказьгоается больше уставок срабатьгоания ПО 21 и ПЭ 31, последние срабатывают, вследствие чего замыкается ключ 25 и появляется ток в цепи заземления нейтрали, обуславливающий срабатывание ЭКТН 22. В результате этого происходит пуск элемента 29. Спустя заданную небольшую вьщержку времени, которая достаточна для заряда конденсаторов ПТВН 5,6 до максимальных значений напряжений, на выходе элемента 29 появляется сигнал, под действием которого ключ 18 размыкается, а ключ 19 замыкается. Напряжение на резисторе 14 начинает уменьшаться по мере разряда конденсатора 16, а напряжение на анодах тиристоров 11, 1 увеличивается. При достижении выходным напряжением БАРУС 13 значения меньше выходных напряжений ПТВН 5,6 через управляющие электроды тиристоров 11, 12 течет ток. Вследствие этого один из тиристоров, а именно тот, на управляющий электрод которого подается наибольший сигнал, включается и замыкает цепь питания токового реле. В рассматриваемом случае первым включается тиристор 11 и срабатывает реле 9, поскольку ток замыкания на землю через поврежденное присоединение всегда будет наибольший.

При включении тиристора 11 на резисторе 14 вновь появляется напряжение, превьш1ающее текущее значение выходного напряжения генератора уменьшающегося напряжения, что приводит к запиранию диода 17 и прекращению тока через управляющие элек- троды тиристоров 11, 12. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока ПО 21 и ЭКТН 22 не возвратятся в исходные состояния, т.е. по существу пока не исчезнет замыкание на землю.

Аналогично устройство работает при замыкании на присоединении 2.

Применение цепи заземления ней-. трали из резистора 23, трансформатора тока 24 с ЭКТН 22 и ключа 25 с органом управления 26 обеспечивает устройству для защиты повьш1ение -селективности. Снабжение устройства цепью заземления нейтрали увеличивает ток замыкания на землю через поврежденное присоединение и делает его более различимый по величине по сравнению с токами через неповрежден

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА111ИТЫ ОТ ЗАМ)1КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЬТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ, НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее установленные на .каждом присоединении последовательно включенные трансформаторы тока нулевой последовательности, преобразователи ток-вьтрямленное напряжение с запоминающими элементами на Ьыходе,.исполнительные органы на токовых реле и тиристорах, управляющие.электроды которых соединен:. с выходами запоминающих элементов, а катоды объединены и подключены к выходу блока автоматического регулирования уставки срабатывания, вьтолненного в виде генератора уменьшающегося напряжения и последовательно соединенного с ним разьвлкающего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу элемента Задержка блока управления, вход которого соединен с выходом пускового органа, подключенного своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой Последовательности, отличающееся тем, что, . с целью повышения селективности работы, в него введены включенные между нейтралью сети и землей последовательно соединенные резистор, трансформатор тока и замыкающий ключ, управляющий вход которого через пороговый элемент подключен к элементу контроля напряжения нейтрали относительно земли, при этом в блок § управления введен элемент И, выход которого соединен с входом элемента Задержка, первый вход элемента И ю соединен с выходом элемента контроля тока нейтрали, своим входом подклюсо ченного к трансформатору тока, втоОд рой вход элемента И соединен с вы00 ходом пускового органа. о