Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока Советский патент 1990 года по МПК H02H3/16 

73

fua 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических сетей, и может быть использовано в электрических сетях с изолированной (компенси- - рованной нейтрально) нейтралью, заземленной через резистор.

Цель изобретения - повышение надежности и селективности действия защиты.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока контроля исправности; на фиг.З - диаграммы напряжений устройства для нормального режима Сети; на фиг.4 - характеристика блока кор- эекции уставки (сигналы обозначены буквой U, .} номер блока, на выходе которого появля- Этся сигнал - индексом при этой букве), j Устройство содержит трансформатор 1 (1апряжения нулевой последовательности, к Которому подключены последовательно со- диненные преобразователь 2 напряжения, |Ьороговый орган 3, блок 4 выдержки времени элемент 5 запрета, к одному входу которого подключен релейный усилитель 6, а к йыходу - исполнительный орган 7, трансформатор 8 тока нулевой последовательности защищаемого присоединения, к которому подключены последовательно со- е диненные ключ 9,.фильтр 10 основной частоты, преобразователь 11 напряжения. Суммирующий усилитель (сумматор) 12 и по- фоговый орган 13, выход которого соединен С входом релейного усилителя 6.

Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные управляемый ге- к|ератор 14, множитель 15 и ключ 16, второй йывод которого соединен с входом фильтра 10. Второй выход порогового органа 3 соединен с входом управляемого генератора 14, управляющим входом ключа 16 и через элемент НЕ 17 - с управляющим входом к;люча 9. Второй выход преобразователя 2 напряжения подключен к второму входу сумматора 12 и через блок 18 коррекции уставки - к второму входу порогового органа 13. К выходу релейного усилителя 6 подключен также блок 19 контроля исправности, а к блоку 19 - индикатор 20. Блок 19 кюнтроля исправности состоит из последо- в:ательно соединенных формирователя 21 и элемента ИЛИ 22.

Второй вход множителя 15 подколючен к электрической сети (трансформатору блока питания устройства защиты).

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме сети выходные сигналы элементов и блоков 1-4 и 8 равны нулю, ключ 9 разомкнут, ключ 16 замкнут. Управляемый генератор 14 вырабатывает

пилообразное напряжение низкой частоты. Пусть период этого напряжения составляет 5 с и оно поступает на один вход множителя 15, на другой вход последнего поступает гармо- 5 ническое напряжение частоты 50 Гц от другого генератора сигналов, в качестве которого здесь используется электрическая сеть. В результате на выходе множителя 15 получаются гармонические колебания амп- 10 литуда которых изменяется по пилообразному закону от нуля до максимума, от максимума до нуля, опять от нуля до максимума и т.д. (фиг.З). С выхода множителя 15 этот сложный сигнал через замкнутый ключ 15 16, фильтр 10 и преобразователь 11 напряжения поступает на один из входов сумматора 12, а на второй его вход поступает сигнал с преобразователя 2 напряжения. С выхода сумматора 12 сигнал поступает на 20 первый вход порогового органа 13, на второй вход которого от блока 18 коррекции уставки поступает постоянное напряжение UycT.2 уставки. С выхода порогового органа 13 сигнал поступает на вход релейного уси- 25 лителя 6, а с него на вход элемента 5 запрета. На другой вход элемента 5 запрета поступает сигнал с блока 4 выдержки времени. При этом исполнительный орган 7 отключен, а на вход блока 19 контроля 30 исправности приходят импульсы, в результате чего на выходе блока 19 появляется напряжение и индикатор 20 будет светиться, При каком-либо нарушении в схеме сигнал на выходе релейного усилителя 6 ис- 35 чезает и индикатор 20 гаснет, что сигнализирует о неисправности устройства защиты. Таким образом, в нормальном режиме сети осуществляется контроль исправности устройства защиты, что существенно повышает 40 надежность работы этого устройства.

При однофазном замыкании на землю на защищаемом присоединении на выходах трансформатора 1 напряжения и трансформатора 8 появляются сигналы, а на первом 45 выходе преобразователя 2 напряжения появляется сигнал больше напряжения Uyci.i уставки порогового органа 3 и с выдержкой времени, предназначенной для отстройки от переходных процессов и обеспечиваемой блоком 50 4 вьщержки времени, на элемент 5 запрета по- ступает сигнал, который разрешает срабатывание исполнительного органа 7. - Со второго (инверсного) выхода порогового органа 3 также поступает сигнал, блокирую- 55 щий управляемый генератор 14. разрешающий ключ 16 и через элемент НЕ 17 - замыкающий ключ 9. Сигнал с трансформатора 8 тока через ключ 9 и фильтр 10 поступает на преобразователь 11 напряжения а с него через сумматор 12 - на пороговь1й

орган 13. Если преобразованное напряжение на выходе сумматора 12 больше напряжения UycT.2 уставки, то на релейный усилитель 6 поступает сигнал, который, будучи усилен релейным усилителем 6 и прой- дя через элемент 5 запрета, вызывает срабатывание исполнительного органа 7, в результате чего исполнительный орган 7 обеспечивает отключение поврежденного присоединения.

Таким образом, для учета собственного емкостного тока .присоединения используют суммирующий усилитель (сумматор) 12, на первый вход которого поступает напряжение постоянного тока, пропорциональ- ное току, протекающему через ТТНП этого присоединения, а на другой вход - напряжение постоянного тока другого знака, пропорциональное собственному току 1соб присоединения, в результате чего на выходе сумматора 12 получают разность соответствующих токов. Величина собственного тока присоединения задается установкой в схеме соответствующего коэффициента усиления сумматора 12 по второму входу. Сигнал 1соб1 берется с выхода преобразователя 2 напряжения. В результате при изменении напряжения Uo нейтрали соответственно меняются токи (ток однофазного замыкания на землю) и 1соб1. но при этом соотношение между ними сохраняется почти постоянным.

При однофазном замыкании на землю на неповрежденном присоединении сигнал на первом входе порогового органа 13 будет меньше напряжения UycT.2 и поэтому выходной сигнал порогового органа 13 не изменится. Следовательно, исполнительный орган 7 не изменит своего состояния, т.е. не сработает.

Формула изобретения 1. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока, содержащее после- довательно соединенные подключенный к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности первый ключ, фильтр основной частоты и первый преобразователь напряжения, последовательно

соединенные релейный усилитель, элемент ЗАПРЕТ и исполнительный орган, к выходу релейного усилителя подключен вход блока контроля исправности, а также индикатор первый пороговый орган, последовательно соединенные второй пороговый орган и блок выдержки времени, выход которого соединен с разрешающим входом элемента ЗАПРЕТ, генератор пилообразного напряжения, второй ключ, трансформатор напряжения нулевой последовательности, о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и селективности действия защиты, оно снабжено вторым преобразователем напряжения, множителем, суммирующим усилителем, блоком коррекции уставки и элементом НЕ, при этом второй преобразователь напря жения включен между выходом трансформатора напряжения нулевой последовательности и входом второго порогового органа, инверсный выход которого соединен с запускающим входом генератора пилообразного напряжения и с управляющим входом второго ключа, включенного между входом фильтра и выходом множителя, перЁый вход которого соединен с выходом генератора, а второй вход соединен с клеммами для подключения к сети, причем первый вход суммирующего усилителя подключен к выходу первого преобразователя напряжения , второй вход суммирующего усилителя соединен с инверсным выходом второго преобразователя напряжения, подключенным к входу блока коррекции уставки, выход которого соединен с установочным входом первого порогового органа, вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя, выход первого порогового органа соединен с входом релейного усилителя, управляющий вход первого ключа через элемент НЕ подключен к инверсному выходу второго порогового органа, а вход индикатора соединен с выходом блока контроля исправности.

2. Устройство поп.1,отличающе- е с я тем, что блок контроля исправности выполнен в виде последовательно соединенных фомирователя длинных импульсов и элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом блока контроля исправности.

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрических сетей. Цель изобретения - повышение надежности и селективности действия защиты. На первый вход суммирующего усилителя сумматора 12 подается напряжение постоянного тока, пропорциональное току, протекающему через трансформатор этого присоединения, на другой вход - напряжение постоянного тока другого знака, пропорциональное собственному емкостному току присоединения, величина которого задается установкой в схеме соответствующего коэффициента усиления сумматора 12 по второму входу. С выхода суммирующего усилителя сигнал поступает на пороговый орган 13, при превышении уставки которого сигнал через релейный усилитель 6 поступает на элемент ЗАПРЕТ 5, при отсутствии сигнала на управляющем входе которого от блока выдержки времени 4 он проходит на исполнительный орган 7, который отключает присоединение с повреждением. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг. 3