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

4 Ni

Изобретение относится к электротехнике, в час5тности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, преимущественно к распределительным сетям напряжением 6-35 кВ

Цель изобретения - повьщ1ение селективности устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для защиты Ьт замыкания на землю(схема дана для двух присоединений, общее число которых может быть любым ).

Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленные на присоединениях 1 и 2 трансформаторы 3 и 4 нулевой последовательност (ТТНП),преобразователи 5 и 6 ток Элементы 15 и 16 управл

25

30

35

вьшрямпенное напряжение (ПТВН), интег-20 нены в виде RS-триггеров. рирующие .элементы (зарядные цепи)

;7 и 8 с замыкающими ключами 9 и 10, линейные усилители 11 и 12, компараторы (пороговые элементы) 13 и 14,

элементы 15 и 16 (ЭУ) управления (реагирующие органы), счетчики 17 и 18 импульсов СИ, исполнительные органы (ИО) 19 и 20, источник 21 опорного напряжения (ИОН) , датчик 22 (. (трансформатор) напряжения нулевой последовательности ДННП 22, на выходе которого включен пусковой орган (ПО) 23, генератор 24 тактовых прямоугольных импульсов (ГТПИ), вход которого подключен к выходу ПО 23, а выход - к одному из входов элемента И-НЕ 25 и через элемент НЕ 26 к управляющим входам ЭУ 15 н Гб (к R-входам RS-триггеров), элемент НЕ 27, вход которого подключен к выходу ПО 23, а выход - к управляющим входам СИ 17 и 18 и ИО 19 и 20, элемент 28 совпадения, подключенный входами к инверсным выходам ИО 19 и 20, а выходом - к входу элемента И-НЕ 25.

ПТВН 5 (6) может бьп-ь вьшолнен в виде диодно-резисторной цепочки, включаемой параллельно выходу каждого трансформатора тока нулевой последовательности, промежуточного трансформатора с блокировочным конденсатором и резистором в цепи вторичной обмотки, и вьтрямителей, в качестве которых могут быть использованы дио- ды, операционные усилители.

40

45

50

С

Интегрируюир{й элемент 7(8) состоит из резистора и конденсатора с параллельно подключенным стабилитроном, служап им для защиты входной цепи устСчетчик импульсов 17 (1 коэффигщент деления, равны

ИО 19(20) содержит RS-т (30) и цепь отключения 31 торая может быть вьтолнена зованием тиристоров и пром реле,

В качестве ДЯНП 22 може пользован трансформатор на нулевой последовательности ный делитель и т.д.

ГТПИ 24 может выпо помощи астабильных таймеро операционных усилителей, л интегральных микросхем. /Дл вырабатываемых генератором сов принимается равной или шей постоянной времени инт элементов 7 и 8.

Элементы НЕ 26 и 27 слу установки KS-триггеров 15 30, и СИ 17 и 18 в исходно ние.

Устройство работает сле разом.

В нормальном режиме (пр вии в сети однофазного зам землю) ключи 9 и 10 замкн раторы 13 и 14, ЭУ 15 и 16 импульсов 17 и 18, ИО 19 ковой орган 23 и генератор дятся в исходном состоянии

При однофазном замыкани лю, например, на присоедин срабатывает ПО 23 и происх генератора 24. В момент по на выходе генератора прямо импульса исчезает сигнал н элемента 25 совпадения и к

ройства от повьшенных напряжений. Интегрирующие элементы на всех присоединениях имеют одинаковую постоянную времени.

Ключ 9 (10) может быть выполнен на транзисторах (на биполярных, полевых и т.д.).

В качестве линейного усилителя 11(12) применен усилитель постоянного напряжения с обратной отрицательной связью.

Компараторы 13 и 14 могут быть вьшолнены на базе операционных усилителей с источником опорного напряжения, стабилитронов. Компараторы имеют одинаковый порог (уставку) срабатывания .

Элементы 15 и 16 управления вьшол0 нены в виде RS-триггеров.

нены в виде RS-триггеров.

Счетчик импульсов 17 (18) имеет коэффигщент деления, равный 3.

ИО 19(20) содержит RS-триггер 29 (30) и цепь отключения 31 (32), которая может быть вьтолнена с использованием тиристоров и промежуточных реле,

В качестве ДЯНП 22 может быть использован трансформатор напряжения нулевой последовательности, емкостный делитель и т.д.

ГТПИ 24 может выполнен при помощи астабильных таймеров на базе операционных усилителей, логических интегральных микросхем. /Длительность вырабатываемых генератором 24 импульсов принимается равной или чуть большей постоянной времени интегрирующих элементов 7 и 8.

Элементы НЕ 26 и 27 служат для установки KS-триггеров 15, 16, 29, 30, и СИ 17 и 18 в исходное состояние.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме (при отсутствии в сети однофазного замыкания на землю) ключи 9 и 10 замкнуты, компараторы 13 и 14, ЭУ 15 и 16, счетчики импульсов 17 и 18, ИО 19 и 20, пусковой орган 23 и генератор 24 находятся в исходном состоянии.

При однофазном замыкании на землю, например, на присоединении 1 срабатывает ПО 23 и происходит пуск генератора 24. В момент появления на выходе генератора прямоугольного импульса исчезает сигнал на выходе элемента 25 совпадения и ключи 9 и 10

размыкаются. Конденсаторы интегрирующих элементов 7 и 8 начинают заряжаться. Первым до порогового срабатывания зарядится конденсатор интегрирующего элемента 7, установленного в канале защиты поврежденного присоединения 1 поскольку через поврежденное присоединение протекает, как правило, наибольший ток нулевой последовательности. При этом срабатьшают компаратор 13 и КЗ-триггер 15 и на счетный вход СИ 17 поступает первый импульс.

При переключении RS-триггера 15 в другое состояние исчезает сигнал на его инверсном выходе и соответственно на одном из входов элемента И-НЕ 25, последний переключается в состояние,при котором на его выходе появляется сигнал и происходит замыкание ключей 7 и 8.

В момент исчезновения на выходе ГТПИ 24 импульса (паузы между импульсами) появляется сигнал на выходе элемента НЕ 26 и RS-триггеры 15 и 16 устанавливаются в исходное состояние

В момент, когда на выходе генератора 24 появляются второй и последующие прямоугольные импульсы, схема устройства начинает работать в режиме, описанном вьше.

Заданный режим работы схемы устройства повторяется три раза, т.е. до поступления на 5ход счетчика 17 трех импульсов и появления на его выходе сигнала, воздействующего на ИО 19.

При срабатывании исполнительного органа 19 исчезает сигнал на одном из входов элемента И-НЕ 25, ключи 9 и 10 переходят в замкнутое состояние.

В исходное (первоначальное) сос- тояние схема устройства приходит после отключения однофазного замыкания на землю и исчезновения сигнала (на- пряжения нулевой последовательности) на выходе ПО 23.

Заданный алгоритм работы ус,тройст ва исключает возможность его ложного срабатывания от кратковременных (единичных) и самоустра.някицихся однофазн замыканий, импульсов помехи.

Устройство обладает повьшенной то ностью определения величины токов нулевой последовательности присоедине- НИИ, в состоянии реагировать как на переходные токи, так и на установив-: шиеся (при металлических замыканиях,

замыканиях через переходное сопротив- ;- ление, устойчивых замыканиях через дугу), т.е. устройство обладает непрерывностью и повторностью действия.

Устройство имеет чувствительность, не требующую наложения на сеть дополнительных токов (активных, емкостных).

Применение данного устройства в распределительных сетях напряжением , 6-35 кВ, в частности, питающих мощное горнодобывающее оборудование, позволяет существенно сократить его простои из-за неселективного и ложного срабатывания защиты и повысить безопасность обслуживания электроустановок.

0

тов,

0

Формула изобретения Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее по числу присоединений последовательно соединенные трансформаторы тока ну- 5 левой последовательности, преобразователи ток - вьшряипенное напряжение, интегрирующие элементы и ключи, к управляющим входам которых подключен выход блока управления, компараторы, первые входы которых функционально связаны с выходами интегрирующих элементов, а вторые подключены к источнику опорного напряжения, исполнительные органы, выполненные на RS-триггерах, S-входы ко- торых функционально связаны с выходами соответствующих компараторов, прямые вькоды соединены с соответствующими цепями отключения, инверсные выходы подключены к входам общего элемента совпадения, выход которого соединен с первым входом блока управления, пусковой орган, вход которого подключен к датчику напряжения нулевой последовательности, а выход через первый элемент НЕ к К-входам упомянутых исполнительных органов, второй элемент НЕ, отличающе еся тем, что, с целью повьппения селективности работы устройства, оно снабжено (по числу-присоединений линейными усилителями постоянного тока с одинаковыми коэффициентами усиления, входы которых подключены к выходам со- ответств5тощих интегрирующих злемема выходы - к первым входам упо-. мянутых компараторов, счетчиками им- пульсов, выходы которьЕХ подключены к Sвходам исполнительных органов,

0

5

0

элементами управления на RS-тригге- рах, S-входы которых подключены к выводам компараторов, а прямые выходы - К счетным входам упомянутых счетчиков Импульсов, генератором тактовых пря- оугольных импульсов, вход которого {подключен к выходу пускового органа, (а выход - к второму входу блока управ- ения, выполненного на элементе И-НЕ, Q

и к входу второго элемента НЕ, выход которого соединен с управляющими R-входами элементов управления, при этом инверсные выходы элементов управления подключены к вновь введенным дополнительным входам блока управления, а обнуляющие входы упомянутых счетчиков импульсов подключены к выходу первого элемента НЕ.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты от замыканий на землю. Цель изобретения - повышение селективности работы устройства. При появлении замыкания на землю на присоединении 1 происходит пуск генератора 24, срабатывают компаратор 13 и RS-триггер 15, на счетный вход счетчика 17 импульсов поступает первый импульс. В момент исчезновения импульса с генератора 24 триггеры устанавливаются в исходное состояние. Затем с появлением следующих импульсов с выхода генератора 24 заданный алгоритм работы устройства повторяется до поступления на счетчик 17 определенного количества импульсов, после чего на выходе счетчика 17 появляется сигнал, воздействующий на исполнительный орган 19. Устройство исключает возможность ложной работы защиты от кратковременных и самоустраняющихся замыканий на землю, от импульсов помехи. 1 ил.