Устройство для дифференциальной токовой защиты от замыкания на землю фильтра высших гармоник в электрической сети с компенсированной нейтралью Советский патент 1986 года по МПК H02H3/16 H02H3/28 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты фильтра высших гармоник и конденсаторных батарей.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования путем увеличения чувствительности.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство для дифференциальной токовой защиты от замыканий на землю фильтра 1 высших гармоник (ФВГ) с выключателем 2 и трансформаторами 3 и 4 тока содержит согласующие трансформаторы 5 и 6, фильтры 7 и 8 высщих частот (ФВГ), полосно-заграждающие фильтры 9 и 10, выпрямители 11 и 12, блок 13 сравнения, элемент 14 выдержки времени, исполнитель- 5 ный блок 15 и потенциометр 16.

Согласующие трансформаторы 5 и 6 предназначены для электрического разделения цепей и преобразования входных сигналов до уровней, требуемых для последующей обработки.

ФВЧ 7 и 8 ослабляют первую гармонику во входных сигналах и пропускают высшие с частотой до 1000 Гц. Полосно-заграждающие фильтры 9 и 10 настроены на частоту защищаемого ФВГ 1 и ослабляют соответст- 25 вующие ей гармоники в сигналах с выходов ФВЧ 7 и 8. Элементами 11 и 12 напряжения с выходов полосно-заграждающих фильтров 9 и 10 выпрямляются и сглаживаются. Сравнение сигналов с выпрямителей 11 и 12 осуществляется блоком 13 сравнения.

Элемент 14 выдержки времени имеет задержку на срабатывание около 100 мс для отстройки от переходных процессов, возникающих при включении ФВГ 1, и перемещающихся дугах. Исполнительный блок

Эти токи циркулируют через первичную обмотку согласующего трансфор.матора 6 и создают напряжение небаланса на первичной обмотке согласующего трансформатора 5. Под действием напряжения небаланса 5 и тока циркуляции на вторичных обмотках трансформаторов 5 и 6 индуцируются напряжения, в которых фильтрами 7, 8 и 9, 10 подавляются основные и резонансные гармоники ФВГ 1, после чего производится вы10 прямление со сглаживанием элементами 11 и 12. Выпрямленные и сглаженные сигналы сравниваются органом 13, на первый вход которого подается рабочий сигнал, а на второй - тормозной. Необходимость использования торможения вызвана щироким диапазоном изменения уровня высших гармоник в сети, зависящим в частности, от нагрузки (например, дуговые печи отключены, работает одна печь, работают две печи). Настройка торможения производится в режиме, когда однофазное замыкание на землю в ФВГ отсутствует. При этом амплитуда тормозного сигнала на втором входе блока 13 сравнения устанавливается равной 1,2- 1,5 амплитуды рабочего сигнала на первом входе. Сигнал на выходе органа 13 сравнения в этом случае отсутствует.

При возникновении в ФВГ 1 однофазного замыкания на землю ток нулевой последовательности ТФТИП на трансформаторах тока 3 увеличивается, а амплитуды высших гармоник в его составе резко возрастают.

30 В этом режиме амплитуда напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5 превышает амплитуду напряжения на входе ФВЧ 8. Соотношение между рабочим и тормозным сигналами еще более увеличивается после их прохождения через фильтры 7, 9

15 при срабатывании передает информацию 35 и 8, 10. Вследствие этого появляется сигнал

о наличии замыкания на землю в схему сигнализации. Трансформаторы 3 и 4 тока защищаемого ФВГ 1 объединены в две группы по схеме трансформаторного фильтра тока нулевой последовательности (ТФТНП), выводы которых в свою очередь соединены по схеме на циркуляцию токов через первичную обмотку согласующего трансформатора 6. Сигнал, снимаемый с вторичной обмотки трансформатора 5, является рабочим.

а с вторичной обмотки трансформатора 6 -

тормозным.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии однофазного замыкания на землю в ФВГ 1 токи, протекающие через первичные обмотки трансформаторов тока 3 и 4, одноименных фаз одинаковы и имеют 50 также одинаковый гармонический состав. Вследствие некоторой несимметрии фазных токов, которая всегда имеет место в реальных условиях и за счет неидентичности характеристик намагничивания трансформатоТаким образом повышается чувствительность устройства защиты от замыканий на землю, что позволяет использовать его для заш,ить от замыканий на землю ФВГ в сетях с компенсированной нейтралью.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной токовой защиты от замыкания на землю фильтра

ров 3 и 4 тока на выходах ТФТНП у нейтрали 55 высших гармоник в электрической сети с и ТФТНП в месте подключения ФВГ 1 к сетикомпенсированной нейтралью, содержащее

имеются токи нулевой последовательности.трансформаторы тока в каждой из трех фаз

5

5

Эти токи циркулируют через первичную обмотку согласующего трансфор.матора 6 и создают напряжение небаланса на первичной обмотке согласующего трансформатора 5. Под действием напряжения небаланса 5 и тока циркуляции на вторичных обмотках трансформаторов 5 и 6 индуцируются напряжения, в которых фильтрами 7, 8 и 9, 10 подавляются основные и резонансные гармоники ФВГ 1, после чего производится вы0 прямление со сглаживанием элементами 11 и 12. Выпрямленные и сглаженные сигналы сравниваются органом 13, на первый вход которого подается рабочий сигнал, а на второй - тормозной. Необходимость использования торможения вызвана щироким диапазоном изменения уровня высших гармоник в сети, зависящим в частности, от нагрузки (например, дуговые печи отключены, работает одна печь, работают две печи). Настройка торможения производится в режиме, когда однофазное замыкание на землю в ФВГ отсутствует. При этом амплитуда тормозного сигнала на втором входе блока 13 сравнения устанавливается равной 1,2- 1,5 амплитуды рабочего сигнала на первом входе. Сигнал на выходе органа 13 сравнения в этом случае отсутствует.

При возникновении в ФВГ 1 однофазного замыкания на землю ток нулевой последовательности ТФТИП на трансформаторах тока 3 увеличивается, а амплитуды высших гармоник в его составе резко возрастают.

0 В этом режиме амплитуда напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5 превышает амплитуду напряжения на входе ФВЧ 8. Соотношение между рабочим и тормозным сигналами еще более увеличивается после их прохождения через фильтры 7, 9

и 8, 10. Вследствие этого появляется сигнал

состояние.

на выходе блока 13 сравнения, существующий до тех пор пока не устранено замыкание на землю. Спустя время задержки (100 мс) элемента 14 срабатывает исполнительный блок 15 устройства.

После устранения однофазного замыкания на землю тормозной сигнал становится вновь больше рабочего, а сигнал на выходе органа 13 сравнения исчезает и исполнительный элемент 15 возвращается в исходное

Таким образом повышается чувствительность устройства защиты от замыканий на землю, что позволяет использовать его для заш,ить от замыканий на землю ФВГ в сетях с компенсированной нейтралью.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной токовой защиты от замыкания на землю фильтра

высших гармоник в электрической сети с компенсированной нейтралью, содержащее

по обе стороны защищаемой цепи, вторичные обмотки которых соединены в дифференциальную схему нулевой последовательности первый согласующий трансформатор, вход которого подключен к дифференциальной схеме на баланс напряжений, а выход - к входу первого фильтра высших частот, последовательно соединенные блок сравнения, элемент выдержки времени и исполнительный блок сравнения, при этом к первому входу блока сравнения подключен выход первого выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения чувствительности, в него дополнительно введены

второй согласующий трансформатор, потенциометр, второй фильтр высших частот, первый и второй полосовые фильтры и второй выпрямитель, к выходу первого фильтра высших частот подключен вход первого полосового фильтра, выход которого подключен к входу первого выпрямителя, вход второго согласующего трансформатора подключен к дифференциальной схеме на баланс токов, а вторичная обмотка - к потенциометру, выход которого через последовательно соединенные второй фильтр высших частот, второй полосовой фильтр и второй выпрямитель подключен к второму входу блока сравнения.

Изобретение позволяет повысить надежность функционирования устройства для дифференциальной токовой защиты от замыкания на землю фильтра высших гармоник (ФВГ) в электрической сети с компенсированной нейтралью путем увеличения его чувствительности. Это достигается тем, что при отсутствии однофазного замыкания на землю ФВГ 1 токи, протекающие через первичные обмотки трансформаторов 3 и 4 одинаковы. Однако в реальных условиях на выходах трансформаторного фильтра тока нулевой последовательности у нейтрали и в месте подключения ФВГ 1 к сети имеются токи нулевой последовательности, которые создают напряжение небаланса на первичной обмотке трансформатора 5. На вторичных обмотках трансформаторов 5 и 6 появляются напряжения. Фильтры 7, 8, 9 и 10 подавляют основные и резонансные гармоники в этих напряжениях. После выпрямления и сглаживания выпрямителями 11 и 12 на входы органа сравнения (ОС) 13 подаются рабочий и тормозной сигналы. При этом амплитуда тормозного сигнала выбирается такой, что на выходе ОС сигнал отсутствует. При возникновении однофазного замыкания на землю на выходе ОС появляется сигнал, существующий до устранения замыкания на землю. Спустя время задержки элемента 14 срабатывает исполнительный блок 15. 1 ил. € (Л N9 4 Од Ю to сд