Устройство для обнаружения однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью Советский патент 1989 года по МПК H02H3/16 

Јь

00

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к электроустановкам с системой защитного заземления, питающимся от электрических сетей с изолированной нейтральностью, и может быть использовано для обнаружения однофазного замыкания. Целью изобретения является повышение электробезопасности путем обеспечения возможности распознавания вида замыкания - на заземляющую сеть или на землю. При однофазном замыкании на землю, характерном для воздушных ЛЭП, фаза напряжения, возникающая между заземляющим контуром и выносным заземлителем, изменяется на противоположную по сравнению с напряжением, возникающим между указанными точками при замыкании на заземляющую сеть или связанный с ней корпус электроустановки. Диоды оптопар 7 и 8 открываются в разные полупериоды, ток базы транзистора 15 не увеличивается, и транзистор 15 остается в закрытом состоянии, указательное реле 17 не срабатывает, т.е. срабатывает лишь одно указательное реле 18. Предложенное решение позволяет уменьшить время простоя электропотребителей. 2 ил.

(part

установки. Диоды оптопар 7 и 8 открываются в разные полупериоды, ток базы транзистора 15 не увеличивается и транзистор 15 остается в закрытом состоянии, указательное реле 17 не

Изобретение,относится к электроэнергетике, в частности к электроустановкам с системой защитного заземления, питающимся от электрически сетей с изолированной нейтралью, и может быть использовано для обнаружения однофазного замыкания.

Цель изобретения - повышение электробезопасности путем обеспечения возможности распознавания вида замыкания - на заземляющую сеть или на землю.

На фиг. 1 приведена схема устройства для обнаружения однофазного замыкания; на фиг. 2 - схема замещения электрической сети.

Устройство содержит трансформатор 1 напряжения нулевой последовательности, заземляющий контур 2, к которому подсоединен нулевой вывод указанного трансформатора, стабилитрон 3, резисторы 4 и 5, фазосдвигающий орган 6, вход которого подсоединен к выходу трансформатора 1, первую 7, вторую 8 и третью 9 диодные оптопары стабилитрон 10, катод которого под- соединен к аноду светоизлучающего диода оптопары 9 и аноду стабилитрона 3, а анод - к катоду светоизлучающего диода оптопары 7 и одному зажиму резистора 4, при этом катод светоизлучающего диода оптопары 9 соедине с анодом светоизлучающего диода оптопары 7, диод 11, катод которого соединен с катодом стабилитрона 3, а анод - с одним из выходных зажимов фазосдвигающего устройства, другой выходной зажим его подсоединен к свободному зажиму резистора 4, диод 12, анод которого соединен с одним из зажимов резистора 5, а с вторым его зажимом соединен заземляющий контур 2, стабилитрон 13, катод которого соединен с анодом светоизлучающего диода оптопары 8 и катодом

срабатывает, т.е. срабатывает лишь одно указательное реле 18. Предложенное решение позволяет уменьшить время простоя электропотребителей.

2 ил.

диода 12, выносной заземлитель 14, подсоединенный к катоду светоизлучающего диода оптопары 8 и аноду стабилитрона 13, транзисторы 15 и 16,

указательные реле 17 и 18, источник 19 питания,{катод фотодиода оптопары 9 подключен к базе транзисторы 16, а анод - к его коллектору, катод фотодиода оптопары 7 подсоединен к базе

0 транзистора 15, а его анод - к катоду фотодиода оптопары 8, анод которого подключен к коллектору транзистора 15, каждый коллектор транзисторов 15 и 16 через указанные реле подсо5 единен к минусу источника 19 питания, эмиттеры указанных транзисторов подсоединены к плюсу источника 19 питания.

В электроустановках с изолирован0 ной нейтралью, в которых выполняется автоматический контроль изоляции, действующий на сигнал при снижении сопротивления изоляции одной из фаз ниже заданного значения, испол нительные органы изобретения можно выполнять в виде светоизлучающих диодов Г

На фиг. 2 показана схема замещения заземляющей и электрической сетей с

0 воздушным и кабельным участками ЛЭП, распределение токов при замыкании на корпуса электроустановок или на заземляющую сеть (сплошные линии) и при замыкании на землю (пунктирные

5 линии), а также приведены графики напряжения на выходе трансформатора нулевой последовательности и напряжения между заземляющим контуром и выносным заземлителем. При этом при0 няты обозначения:

- емкость сети относительно корпусов электроустановок и сети защитного заземления :

R

«J

С- - емкости сети относительно

земли;

R - общее сопротивление заземляющей сети относительно земли;

- сопротивление выносного заземлителя относительно земли;

Ij, - ток на землю; 1|.с - ток на корпус; U U|.c напряжения между заземляющим контуром и выносным заземлителем, вызванное током замыкания на землю током замыкания на заземляющую сеть или корпус электроустановки. Фазы напряжений между заземляющи контуром и выносным заземлителем, возникающих при замыкании воздушной линии на землю и кабельной - на за- зейляющую сеть, сдвинуты один относительно другого на 180 эл.град., что позволяет фиксировать совпадени или несовпадение их с фазой напряжения на выходе трансформатора напряжения нулевой последовательности.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении однофазного замыкания (на заземляющую сеть или на корпус электрооборудования, соединенного с заземляющей сетью) на выходе трансформатора 1 появляется напряжение, которое создает выпрямленный ток через светоизлучающие диоды диодных оптопар 7 и 9, открывается фотодиод диодной оптопары 9, что способствует увеличению тока базы транзистора 16, который открывется, и указанное реле 18 срабатывает, сигнализируя о наличии однофазного замыкания.

Одновременно между заземляющей сетью (заземляющим контуром) и выносным заэемлителем, расположенным в зоне нулевого потенциала подстанции (удаленная точка земли), возникает напряжение, которое воздействует на выход диодной оптопары 8 в режиме однополупериодного выпрямления, при этом фотодиод этой оптопар начинает открываться синхронно со светоизлучающим диодом своей оптопары и фотодиодом оптопары 7, т.е. их фазы совпадают, ток базы транзистора 15 резко увеличивается, транзистор открывается и срабатывает

указанное реле 17. Таким образом, при указанном пиде замыкания срабатывают указательные реле 17 и 18. г При однофазном замыкании на землю, характерном для воздушных ЛЭП, что очевидно из фиг. 2, фаза напряжения, возникающего между заземляющим контуром и выносным заземлителем, иэменяется ча противоположную по сравнению с напряжением, возникающим между указанными1 точками при замыкании на заземляющую сеть или связанный с ней корпус электроустановки.

5 Таким образом (см. фиг. 1), фотодиоды оптопар 7 и 8 открываются в разные полупериоды, ток базы транзистора 15 не увнличивается и транзистор 15 остается в закрытом состоянии,

0 указанное реле 17 не срабатывает,

т.е. срабатывает лишь одно указательное реле 18.

Для защиты от ложных срабатываний три несимметрии напряжения и появле5 нии напряжения небаланса на выходе трансформатора напряжения применен стабилитрон 3, а для защиты от перенапряжений - стабилитроны 10, 13. Преимуществом предлагаемого уст0 ройства в сравнении с прототипом является способность распознавания вида замыкания на заземляющую сеть или на землю путем выделения напряжения между заземляющим контуром и вы5 носным заземлителем и сравнения его фазы с фазой напряжения трансформатора нулевой последовательности и, как следствие, повышение электробезопасности .

0

Формула изобретения

Устройство для обнаружения однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейт5 ралью, содержащее измерительный трансформатор напряжения нулевой последовательности, нулевой вывод первичной обмотки которого соединен с заземляющим контуром, два диода,

п два резистора, два чувствительных элемента в виде диодных оптопар, анод фотодиода первой диодной оптопары подсоединен к катоду фотодиода второй диодной оптопары, первый исc полнительный орган, фазосдвигающий орган, источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности путем обеспечения возможности распознавания

вида замыкания - на заземляющую сеть или на землю, в него введены выносной заземлитель для установки в зоне нулевого потенциала подстанции, третий чувствительный элемент на диодной оптопаре, два транзистора, второй исполнительный орган, три стабилитрона, причем первый выходной зажим фазосдвигающего органа подклю

чен к аноду первого диода, катод которого срединен с катодом первого стабилитрона, который анодом подсоединен к катоду второго стабилитрона и к аноду светоизлучающего диода третьей диодной оптопары, второй выходной зажим фазосдвигающего органа соединен через первый резистор с анодом второго стабилитрона и катодом светоизлучающего диода первой диодной оптопары, анод третьего стабилитрона соединен с катодом светоиэлучающего диода второй диодной оптопары и с

Г

L

0

5

выносным заземлителем, катод третьего стабилитрона - с анодом светоизлучающего диода второй диодной оптопары и катодом второго диода, анод которого соединен с вторым резистором, свободный зажим которого соединен с заземляющим контуром, катод фотодиода третьей диодной оптопары подключен к базе первого транзистора, а анод - к его коллектору, катод фотодиода первой диодной оптопары подсоединен к базе второго транзистора, а его анод - к катоду фотодиода второй диодной оптопары, анод которого подключен к коллектору второго транзистора, каждый коллектор первого и второго транзисторов соединен с минусом источника питания через соответствующий исполнительный орган, эмиттеры указанных транзисторов подсоединены к плюсу источника питания .