Устройство для защиты от замыкания на землю в сети с компенсированной нейтралью Советский патент 1985 года по МПК H02H3/17 

i(

СД

4:: Изобретение относится к релейной защите, а именно к защите от замыканий на.землю компенсированных . сетей. Известно устройство для защиты от замыканий на землю компенсированных сетей УСЗ-2/2, реагирующее на сумму естественных высших гармоник тока нулевой последовательности у Основными недостатками устройства, ограничивающими его использование, являются возможность отказов или ложной работы, обусловленных тем, что состав естественных высших гармоник и их величина зависят от режима сети, числа линий и уровня напряжений, а также от вида нагрузки; наличие зоны нечувствительности так как при замыкании вблизи нейтрали все составляющие тока нулевой последовательности, в том числе и высшие гармоники, малы либо вообще отсутствуют. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус ройство доя защиты от замыканий на землю в сетях с компенсированной нейтралью, основанное на наложении на сеть контрольного тока с частото 25 Гц. Устройство содержит электромагнитный параметрический делитель частоты, катушку индуктивности, включенную последовательно с дугога сящим реактором, и местные частотно избирательные органы, подключенные трансформаторам тока нулевой последовательности защищаемых присоединений и выполненные в виде электромагнитных параметрических усилителей, настроенных на частоту 25 Гц Электромагнитный параметрический делитель частоты вырабатывает конт.рольное напряжение с частотой 25 Гц под воздействием которого индуктивность, подключенной к нему катушки принудительно меняется с частотой 25 Гц. При наличии такой добавочной периодически меняющейся индуктивно ти Ток дугогасящего реактора, проте кающий при замыкании на землю, оказывается промодулированным по ампли туде с частотой 25 Гц. Модулированн ток дугогасящего реактора протекает . только по линии, получившей замьжание на землю, и, следовательно, выз вает срабатывание того частотно-избирательного органа, которьй установлен на этой линии. Наличие зоны нечувствительности объясняется тем, что при замыканиях вблизи нейтрали подвергаемый модуляции ток промьшшенной частоты дугогасящего реактора мал либо вообще отсутствует. Соответственно мал либо вообще отсутствует контрольный ток. В связи с этим контрольный ток накладьгоается на сеть только тогда, когда по дугогасящему реактору протекает ток промьш1ленной частоты. Недостатком такой защиты является то, что для достижения одинаковой чувствительности при замыкании любой из фаз к фильтру напряжений кулевой последовательности, питающему частотно.-избирательный орган, должно подводится напряжение защищаемой сети с обратным порядком чередования фаз, т.е. для реализации защиты необходим отдельный трехфазный трансформатор напряжения или отдельная группа из трех однофазных трансформаторов напряжения . Цель изобретения - упрощение устройства и повьш1ение надежности его функционирования. Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты от замыкания на землю в сети с коМпенсирован;ной нейтралью, основанное на наложении оперативного тока, содержащее электромагнитный параметрический делитель частоты, последовательно с контурной обмоткой которого включен конденсатор, выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотноизбирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой последовательности защищаемых присоединений, к выходам которых подключены реагирующие органы, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности, настроенная в резонанс 1на промьшленной частоте с упомянутым конденсатором. При этом в качестве катушки индуктивности использован дроссель с воздушным зазором. Введение в цепь контурной обмотки делителя частоты дополнительной катушки индуктивности предотвращает срьш колебаний с частотой 25 Гц в делителе при протекании по его выходной обмотке тока дугогасящего реактора и, следовательно, делает возможным непосредственно наложение на сеть контрольного тока посредством включе ния выходной обмотки делителя частоты последовательно с дугогасящим реактором. Результатом такого включения делителя частоты является устранение зоны нечувствительности защиты Введение дополнительной катушки инду тивности, кроме того, уменьшает сопротивление делителя частоты на промышленной частоте, т.е. уменьшает влияние источника контрольного тока на режим компенсации. ; Наименьшие габариты катушки индук тивности при достаточно линейной зависимости тока от напряжения получаются при использовании в качестве таковой дросселя с ферромагнитным сердечником, имеющим воздушный зазор На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема замещения делителя частоты. Устройство содержит ферромагнитный делитель 1 частоты, имеющий вход ную обмотку 2, подключенную к сети переменного тока, контурную обмотку 3 с подключенным последовательно к ней конденсатором 4 и дросселем 5 выходную обмотку делителя 6 частоты подключенную к входу дугогасящего аппарата 7, выход которого подключен к нейтрали контролируемой сети; трансформаторы 8 тока нулевой последовательности, установленные на конт ролируемых присоединениях, и подключенные к их выходам частотно-избирательные органы 9. Устройство работает следующим образом. , В нормальном режиме по присоединениям сети протекают небольшие по {Величине контрольные токи, обусловленные емкостями 10 присоединений по отношению к земле. Частотно-избирательные органы 9, подключенные к ; трансформаторам 8 тока, не срабатьгвают, так как они отстроены от конт- рольных токов нормального режима по амплитуде. При замыкании не землю в линии (точка К)) или в нейтрали оборудования, подключенного к линии (точка К), контрольный ток в повреж денном присоединении увеличивается и вызывает срабатывание соответствующего частотно-избирательного органа. В случае замыкания в точках сети, удаленных от нейтрали, по выходной обмотке делителя протекает ток промышленной частоты дугогасящего реактора, значительная часть которого при отсутствии дополнительной катушки 5 индуктивности замыкалась бы по ветви намагничивания делителя частоты и приводила бы к срьгоу колебаний с частотой 25 Гц, а следовательно, к отказу защиты. При наличии дополнительной катзшки ток дугогасящего реактора практически не попадает в ветвь намагничивания делителя частоты, т.е. не влияет на процесс деления частоты, так как он шунтируется резонансной цепочкой, составленной из катушки 5 индуктивности и конденсатора 4, имеющей очень малое сопротивление на промышленной частоте. Сказанное поясняется с помощью схемы замещения делителя частоты, показанной на фиг. 2. Делитель частоты относительно зажимов выходной обмотки может быть представлен как трансформатор, первичной обмоткой которой является выходная обмотка с сопротивлением 11, а вторичной - контурная обмотка с сопротивлением 12. Ток дугогасящего реактора 1р разветвляется на составляющую 1д, замыкающуюся через сопротивление 13 ветви намагничивания, и составляквцую 1 . замыкающуюся по цепи контурной обмотки. Чем меньше сопрютивление в цепи контурной обмотки, тем меньше ток- Ib и, следовательно, тем меньше влияние тока 50 Гц на процесс деления частоты. При отсутствии дополнительной катушки 5 индуктивности сопротивление цепи контурной обмотки равно сопротивлению конденсатора , где С - его емкость, 2П.50«С |Т.е. сопротивление 1Z значительно. Сопротивлением 13 ввиду его малости можно пренебречь. Поэтому в ветвь намагничивания ответвляется значительная часть тока 1р. В таких условиях срыв колебаний с частотой 25. Гц в делителе частоты может быть предотвращен лишь за счет существенного (в 15-20 раз) увеличения его электромагнитной мощности, т.е. веса и габаритов магнитопровода. В предлагаемом устройстве ростига:ется значительное снижение веса и габаритов делителя частоты путем включения последовательно с контурной обмоткой дополнительной катушки 5 ир дуктивности с линейной вольтамперной характеристикой. Индуктивност катушки выбирается такой, чтобы она вместе с конденсатором 4 образовала резонансную цепь на частоте 50 Гц, т.е. чтобы выполнялось условие 1 где L - индук2П5д L 2П50С тивность дополнительной катушки; С - вышеуказанная емкость, В этом случаесопротивление на частоте 50 Гц последовательно соединеиньк конденсатора и катушки индуктивности становится незначительным по сравнению с сопротивлением ветви намагничивания делителя частоты. Вследствие этого намагничивающий ток 1 частото 50 Гц становится незначительньм и по существу не влияет на режим деления частоты, что позволяет выбирать размеры магнитопровода делителя частоты только по условию обеспечения необходимой мощности на частоте 25 Гц, тем самым снижая вес магнитопровода в 15-20 раз. Включение катушки индуктивности в цепь контурной обмотки обеспечивает достижение еще одного важнейшего требования к делителю частоты как неточнику контрольного тока, а именно уменьшение его сопротивления на частоте 50 Гц со стороны выходной обмотки до значений, в 100 и более раз меньших сопротивления дугогасящего реактора. Тем самым уменьшается влияние делителя частоты на режим компенсации, поскольку делитель частоты с дополнительной катушкой индук.1 16. тирности относительно выходной обмотки на частоте 50 Гц закорочен. Предлагаемое устройство по сравненю с базовым объектом 1 обеспечивает защиту, не имеющзто зоны нечувствительности, так как она реагирует на искусственный контролируемый ток, вырабатываемый независимо от того, в каком месте произошло замыкание на землю; обладающую повьш1енной чувствительностью к переходному сопротивлению в месте замыкания, так как ток с частотой 25 Гц уменьшается переходным сопротивлением в значительно меньшей степени, чем высшие гармоники тока замыкания, на которые реагирует базовое устройство. Устранение зоны нечувствительности и повьшзенная чувствительность защиты к переходному сопротивлению позволяют быстро обнаружить и отключить присоединение с; з амыканием вблизи нейтрали и присоединение с замыканием через переходное сопротивение, чем предотвращается возможность появления двойного замыкания на землю, приводящего к значительному повреждению оборудования. Поскольку предлагаемое устройство реагирует на искусственный контрольный ток, вели сина которого не зависит от емкостного тока сети, числа находящихся .в работе линий, уровня напряжений сети, вида нагрузки и т.д., то отпадает необходимость учета перечисленных факторов при установке защиты, а также исключается возможность ложной работы или отказов при изменении сети и ее режима.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ -С КОМ.ПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, основанное на наложении оперативного тока, содержащее электромагнитный делитель частоты, последовательно с контурной. обмоткой которого включен конденсатор, выход которого подключен к дугогасящему аппарату, и частотноизбирательные органы, подключенные к трансформаторам тока нулевой после довательности защищаемых присоединений, к выходам которых подключены реагирующие органы, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его функ1щрнирования, последовательно с контурной обмоткой делителя частоты включена дополнительная катушка индуктивности,, настроенная в резонанс на промьшшенной частоте с упомянутым конденсатором. (Л 2. Устройство по п.1, о тли чающееся, тем, что в -качестве катушки индуктивности использов,ан дроссель с воздушньм зазором.