Устройство для направленной защиты от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1987 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к технике релейной защиты, а именно к устройствам для направленной защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Цель изобретеш1я - повышение быстродействия.

На фиг.1 приведена схема предпа- гаемого устройства направленной защиты от замыканий на земпю; на фиг.2 - ;графики, поясняющие возможность отстройки от третьей гармоники напряжения йебаланса датчика нулевой последовательности.

Устройство состоит из фазосравни- вающего органа в виде балансного усилителя 1, вход которого подключен к датчику 2 тока нулевой последовательности, например датчика тока нулевой последовательности на накладных транс форматорах тока, рабочие обмотки которых включены параллельно или по схеме открытый треугольник.

Балансный усилитель 1 состоит i из транзисторов 3 и 4, эмиттеры которых объединены непосредственно, а кол.пекторы - через резисторы 5 и 6.

Между базами транзисторов 3 и 4 подключены последовательно включен- .ные резисторы 7-9, а регулируемый вывод резистора 9 соединен с точкой соединения резисторов 5 и 6 и является первым выходом балансного усилителя 1, Резистор 10 подключен одним выводом к базе транзистора 3, а вто- рым ВЫВОДОМ - К первому выводу резистора 11, второй вывод которого подключен к эмиттерам транзисторов 3 и 4. Точка соединения резисторов 10

и 11 подключена к базе транзистора

4 через резистор 12 и является вторым выходом балансного усилителя.

Первый вход балансного усилителя через резистор 13 подключен к базе транзистора 4 и встречно-па- раллельно включенным диодам 14, а второй вход усилителя подключен к встречно-параллельным диодам и базе транзистора 5.

Между коллекторами транзисторов подключен исполнительный орган 15 в виде поляризованного реле, зашунт рованный конденсатором 16. Импульсный блок 17 питания балансного усилителя содержит трансформатор 18, к вторичной обмотке которого подклчены первый диод 19 и первый резистор 20, второй диод 21 и второй

0

- О

5

5

0

0

0 5

резистор 22, вывод которого подключен к аноду стабилитрона 23, катод которого подключен к первому резистору 20. Первичная обмотка трансформатора. 18 через конденсатор 24 подключена к датчику 25 напряжения нулевой последовательности (например, с фильтром напряжения нулевой последовательности типа НТМИ-Ю).

С целью уменьшения длительности импульса напряжения питания усилителя до 1/3 периода напряжения нулевой последовательности между выводами вторичной обмотки трансформатора 18 включены последовательно соединенные диод 19 и резистор 22, а между вторичной обмоткой трансформатора 18 и .стабилитроном 23 включены последовательно соединенные резистор 20 и диод 21. Обеспечение сдвига фазы входного сигнала относительно напряжения питания усилителя на 30 при угле сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности, равном 90 , достигается подбором конденсатора 24.

Изменение длины импульса напряжения питания при описанной выше схеме соединения вторичной обмотки трансформатора 18, резисторов 20 и 22, стабилитрона 23 ,и диодов 19 и 21 достигается за счет разного количества энергии, накопляемой магнитным полем сердечника за положительную и отрицательную части периода изменения тока обмотки.

С целью упрощения построений графиков импульс питающего напряжения изображен прямоугольным. Графики построены для случая, когда угол меж ду током и напряжением нулевой последовательности равен 90 . Поскольку в паузах между импульсами напряжения питания выходное напряжение Ug, усилителя равно нулю, среднее значение выходного напряже1шя при длительности импульса, равной 1/3 периода напряжения нулевой последовательности, определяется только уровнем основной гармоники входного сигнала U. Среднее значение третьей гармоники входного сигнала Uj,j( напряжение небаланса датчика тока нулевой последовательности) за 1/3 Т равно нулю. В случае, когда начальная фаза основной гармоники входного сигнала равна 30 , а угол между током и напряжением нулевой последовательности равен О и IBO,

среднее значение основной и,, и третьей Ugyx гармоник выходнот о напряжения равно нулю.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном режиме сети выходной сигнал датчика 2 тока нулевой последовательности содержит в основном только третью гармонику, уровень которой пропорционален току нагрузки контролируемой линии. Напряжение на выходе датчика 25 напряжения нулевой последовательности практически равно нулю, следовательно, напряжение пи- танин усилителя 1 отсутствует и исполнительный орган 15 находится в исходном состоянии.

При замыкании фазы контролируемой линии на землю в выходном сигнале

датчика 2 .тока нулевой последовательности появляется основная гармоника, уровень которой пропорционален току нулевой -последовательности линии. Среднее значение выходного напряжения за период определяется только уровнем основной гармоники входного сигнала Ug, .

Среднее значение третьей гармоники входного сигнала Ug, и, следователь но, третьей гармоники выходного напряжения UBBIX, за 1/3 периода основной гармоники равно, нулю.

В том случае, когда постоянная составляющая выходного напряжения усилителя превьпнает порог срабатывания исполнительного органа, устройство отключает линию.

При угле сдвига фаз между напряжением и током нулевой последователь ности, равном 180 или 270 , исполнительный орган не срабатывает, поскольку в первом случае выходное напряже.ние не содержит постоянной составляющей, а во втором - знак постояной составляющей изменяется на противоположный .

Формула Изобретения

Устройство для направленной защиты от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее датчик тока нулевой последовательности, фазосравнивающий орган, к выходу которого подключен исполнительный блок, импульсный блок питания фазо- сравнивающего органа, включающий в себя трансформатор, первичная обмотка которого через конденсатор подключена к датчику напряжения нулевой последовательности, а первый вывод вторичной обмотки подключен к первому выводу стабилитрона, второй вывод которого соединен с первым выводом первого резистора, при этом выводы стабилитрона явл.лотся выходными -выводами импульсного блока питания, подключенными к первому входу фазосравннвающего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в импульсный блок питания введены второй резистор, первый и второй диоды, при этом первый вывод вторичной обмотки трансформатора импульсного блока питания через последовательно сое- диненные второй резистор и согласно включенный первый диод подключен к второму выводу вторичной обмотйй трансформатора и через согласно включенный второй диод - к второму выводу , первого резистора, а датчик тока нулевой последовательности подключен к второму входу фазосравнивакяцего органа непосредственно.

Редактор Н.Киштулинец

Составитель Н.Чутчев

Техред Л.Сердюкова . Корректор М.Самборская

Заказ 1157/54Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

иг. 2

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для направленной защиты от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повышение быстродействия . При замыкании фазы контролируемой линии на землю в выходном сигнале датчика 2 тока нулевой последовательности появляется основная гармоника, уровень которой пропорционален току ну-, левой последовательности линии. В случае превышения, постоянной составляющей выходного напряжения усилителя 1 порога срабатывания исполнительного органа устройство отключает линию от источника. При угле.сдвига фаз между напряжением и током нулевой последовательности, равном 180 или 270, исполнительный орган 15 не срабатывает, поскольку в первом случае выходное напряжение не содержит постоянной составляющей, а во втором - знак пхзстоянной составляющей изменяется на противоположный. 2 йл-.