Способ защиты от замыкания на землю в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью Советский патент 1987 года по МПК H02H3/16 

В компараторах 9-16 эти сигналы сравниваются с уставками срабатывания, при превышении которых на выходах компараторов формируются логические сигналы, которые поступают для анализа на элементы 18 и 19 совпадения, В зависимости от знака приращений на

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к быстродействующим защитам от замыкания на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью, выполненных экранированным кабелем, и может быть использовано для обеспечения безопасного применения электрической энергии в шахтах, опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости защиты при переходных процессах в сети

На фиг.1 и 2 показаны диаграммы распределения напряжений в трехфазной сети с изолированной нейтралью, иллюстрирующие формирование приращений фазных напряжений и напряжения смещения нейтрали при однофазном замыкании на землю через утечку конечной проводимости; на фиг.З - то же, при коротком замыкании между двумя фазами В и С; на фиг,4 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг,1 и 2 показаны диаграмма напряжений фаз U, Ug, Uj, относительно земли при одинаковых сопротивле- ,ниях изоляции фаз, напряжения U Ug, U(- и напряжения смещения нейтрали Uo при замыкании фазы А на землю через утечку конечной проводимости. Здесь также показаны соответствующие мгновенные значения фазных напряжений ), Uj,(to), Uc(to) до момента появления утечки, а также фазных напряжений U(t), Uj(t), Uj,(t,) и напряжения смещения нейтрали Up(t) после появления утечки в фазе А. На основании этих данных найдены приращения всех указанных напвыходе одного из элементов 18 или 19 формируется сигнал логической единицы, который через схему ИЛИ 20 поступает на выход устройства, формируя команду на отключение контролируемого участка сети. 4 ил.

ряжений, возникших после появле-- ния утечки по отношению к моменту, предшествующему появлению утечки

A.(kt) и, ( -U.(k-t),

где i А, В, С, О - фазы сети и нейтрали . Отсюда

dU.Ctgk) - uUbCt -k) k)

CD -dU,(t,.k).

Интервал времени t между двумя последовательными моментами измерений напряжения не превьшает 0,001 с.

Используя запо1 инающее устройство, можно непрерывно определять приращения мгновенных значений фазных напряжений и смещения нейтрали за время t и, сравнивая их между собой, формировать сигнал отключения по условию выполнения соотношения (1), если приращения напряжений превьш1а- ют уставки срабатывания соответствующих элементов.

На фиг.З показаны диаграммы напряжений при возникновении замыкания между фазами В и С, из которых следует, что условие (1) не выполняется - защита не срабатывает,

Функциональная схема устройства

(фиг.4) содержит три датчика-делителя фазных напряжений и датчик-делитель напряжения нейтрали (блок 1), связанные с контролируемой сетью,

напряжения с которых через блоки 2-5 вьщеления приращения напряжений, управляемые генератором 6 импульсов.

поступают на входы блоков компараторов положительных 7 и отрицательных 8 приращений, состоящих из компараторов 9-16, выходы которых свя- завы с входами логического блока 17, содержащего два элемента АИ (18 и 19) на входы каждого из которых подаются сигналы компаратора приращений фазных напряжений одного знака и сигнал ком- паратора приращения напряжения нейтрали другого знака, а выходы их связаны с входами элемента ИЛИ 20,

Устройство работает следующим образом.

С помощью датчиков 1 напряжений, подключенных к трехфазной сети, измеряют мгновенные значения фазных напряжений U(t), Ug(t), U(t) и напряжение смещения нейтрали ). Эти напряжения поступают на блоки 2-5 выделения дискретных приращений

напряжений ЛUд(ta), dUg(ta), 4U|(tg)

и AUjCtn). Сигналы приращений с выходов блоков 2-5 поступают на входы компараторов 9-16, которые выполняют

функцию пороговых элементов - сравнение с уставками срабатывания,

С выходов компараторов 10-13 сиг налы поступают на схему совпадения (элемент И 18), а с выходов кo mapa торов 9 и 14-16 - на схему 19 совпадения .

При возникновении утечки в одной из фаз сети фазные напряжения и напряжение смещения нейтрали резко изменяют свои величины, соответственно этому возрастает приращение указанных напряжений. При превьппении этими напряжениями порогов срабатывания компараторов, зависимых от уставки срабатывания, на их выходах формируются логические сигналы, которые поступают для анализа на логический блок 17 (элементы 18-20). Если выполняется условие (1), на выходе одного из. элементов 18 или 19 совпадения в зависимости от знака приращений формирует

ся сигнал логической единицы, который через схему ИЛИ 20 поступает на выход устройства - команда на отключение контролируемого участка сети.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: отсутствует зона нечувствительности, имеющая место при возникновении утечки в период прохождения фазного напряжения через нуль; повышается быстродействие устройств, построенных по предлагаемому способу; обеспечивается устойчивость защиты при переходных процессах в сети.

Формула изобретения

Способ защиты от замыкания на землю в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью, включающий операции автоматического контроля мгновенного значения напряжения смещения нейтрали и формирования сигнала на отключение контролируемой сети при повышении контролируемьм параметром заданной величины, о т л н- чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и помехоустойчивости защиты при переходных процессах в сети, дополнительно контролируют мгновенные значения напря- жений фаз защищаемой сети относительно земли, определяют значения приращений фа.зных напряжений и напряжения смещения нейтрали за одинаковые промежутки времени, сравнивают значения приращений друг с другом по знаку и формируют сигнал на отключение контролируемой сети при условии совпадения знаков приращений напряжений фаз относительно земли и несовпадения с ними знака приращения напряжения смещения нейтрали, а также при условии превышения абсолютныъш значениями этих приращЁний заданного значения.

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты сети от замыкания на землю. Целью изобретения является повышение быстродействия и помехоустойчивости защиты при переходных процессах в сети, При возникновении утечки в одной из фаз сети на выходах датчиков 1 напряжений появляются приращения фазных напряжений и напряжения смещения нейтрали, которые вьщеляются блоками 2-5 выделения дискретных приращений. о:) со со ел

и V(t,} 0

41

а, if,n),)

Редактор А.Козориз

Фиг.З

Составитель С.Хренов Техред М.Ходанич

Заказ 4235/47 Тираж 617Подписное

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

Корректор В.Гирняк