Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1991 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной пей тральюр

Цель изобретения - повышение селективности и помехоустойчивости уст ройства.

На чертеже представлена схема устройства для запиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью (для двух присоеди нений, обцее число которых может быть любым).

Устройство для защиты от одлофач- ного замыкания на землю содержит установленные на присоединениях 1 и 2 трансформаторы тока нулевой последовательности 3 и 4, вторичные обмоткч которых через последовательно соединенные преобразователи тока в выпрямленное напряжение (ПТВН) 5 и 6 и интегрирующие элементы 7 и 8 с размыкающими ключами 9 и 10 подключены к входам блока компараторов 11 с общим источником опорного напряжения Ь ап , выходы которых подключены через формирователи управляющих импульсов (ФУИ) 12 и 13 к входам исполнительных; органов (ИП) 14 и 15 на промежу.i

точшк реле и опготиристорах с оЬщим т ичмкапцим ключом 16, двухпочуиернод- ныи выпрямители 17 переменного напряжения в выпрямленное (пульсирующее) напр 1лсение., один выгод которого подключен к управляющим входам ключей 9 и 10, а другой череч затекающий ключ 18 соединен с землейs двух- иолупериодный выпрямитель 19 переменного напряжения в выпрямленное (пульсирующее) напряжение, от которого капитаны ИО 14 и 15, нсмент выдержки времени (ОВВ) 20, вход ко- -viporo через пусковой орган (ПО) 21 подключен к трансформатору наггряже- г ния нулевой последовательности (THHTI) 22, а выход соединен с управляющими входами ключей 16 и 18, элемент фик спции срабатывания исполнительных ор ганов (ЭФСИО) 23, входы которого подключены к выходам ФУИ 12 и 13, а выходы - к анодам тиристоров ИО 14 и 15, элементы ПАМЯТЬ 24 и 25, входы которых подключены к выходам ФУИ 1 и 13, элементы совпадения 26 и 27, входы которых подключены к выходам элементов ПАМЯТЬ 24 и 25. датчикам отключенного положения выключателем присоединений (ДОПВ) 28 и 29, а вы- оды - к нходам элемента ИЛИ 30, яы

0

5

51

ход которого соединен с управляющим входом замыкающего ключа 31, включенного между общей точкой ЭФСИО 23 и землей, источник переменного напряжения (ШШ) 32, от которого запи- таны выпрямители 17 и 19.

ПТВН 5 (6) состоит из промежуточного трансформатора, двухполуиерйодного выпрямителя с конденсатором и балластным резистором на выходе. Он предназначен для преобразования переменного тока в выпрямленное сглаженное напряжение, пропорциональное амплитудам переходного и установив- шегося тока замыкания на землю.

Интегрирующий элемент 7 (8) содержит резистор и накопительный (зарядный) конденсатор.

Размыкающий ключ 9 (10) может быт выполнен на транзисторе с резисторами и диодами в цепи управления, на герконе и т.д

Блок компаратора 11 включает операционные усилители, включенные по схеме триггеров Шмнтта с одинаковыми уставками срабатывания и положительными обратными связями. Инвертирующие входы операционных усилителей присоединены к источнику опорного

напряжения +Uon,a нсинвертирующне входы - к выходам интегрирующих эле ментов 7 и 8.

ФУИ 12(13) состоит из транзисторов, резисторов, конденсаторов и диодов

1

НО 14 (1.5) выполнен на промежуточном реле (катушке отключения)}отрон ном тиристоре со стабилитроном в цепи управления.

Выпрямители переменного напряжения в выпрямленное (пульсирующее) нч пряжение 17 и 19 содержат диоды, вклченные по двухполупериодной схеме выпрямления без конденсаторов на выходах о

ЭФСИО 23 выполнен при помощи дьу/, групп диодов, одна из которых образует схему ИЛИ, а другая является разделительной„

Элемент ПАМЯТЬ 24 (25) включает промежуточное реле и оптотиристор, записанные от источника постоянного напряжения.

Элементы совпадения 26 и ,27, ИЛИ 30 и замыкающий ключ 31 совместно с элементами ПАМЯТЬ 24 и 25, ДОПВ 28 и 29 выполняют функцию фиксации от-

ключення иыключателей присоединений от действия защиты.

В качестве ДОПВ 28 (29) может бшь использован размыкающий блок-кон гак г выключателя или размыкаюций контакт реле отключенного положения выключателя.

Устройство работает следующим ( разом.

При отсутствии в сети однофаз,;. о замыкания на землю ключи 9 и 10 замкнуты, а ключи 16,18 и 31 разомкнуты НО 14 и 15, ЭВВ 20, 110 21 и элементы ПАМЯТЬ 24,25 находятся в исходном состоянии. Операционные усилители блика компараторов 11 находятся в состоя нии, при котором выходные напряженнч

0

5

0

5

0

5

0

5

имеют отрицатепьннй знак.

Сигналы на выходах сформировать тем 12 и 13 отсутствуют.

При возникновении в corn одноф. i HOI о замыкания на лемл, например, на присоединении 1 , .{срез поврежденное присоединение 1 начиллет проп. с кать суммарный емкостный тс к замы-- ьания на землю, а через неповрежден-- H -HJ присоединение 2 - собственный емкостный ток, при этом ток через поврежденное присоединение 1 имеет нбочычую веничину. На выходах ПТВН 5 и 6 пгнвляютгя напряжения, пропорции- тим токам. На входе вторичной разомкнутой пбмотьи ТННП 22 по- ЯРЧЯСТСЯ напряжение нулевой последовательности, под воздействием которого срабатывает ПО 21, а затем, спустя небольшую выдержку времени, ЭБВ 20, обес пс-чшзаюцин замыкание ключей 16 и 18. При замыкании ключа 18 на управляю) у ie входы ключей 9 и 10 поступают полуволны (импульсы) напряжения выпрямителя 17, которые периодически переводят данные в закрытое (разомкнутое) состояние, При их закрытом состоянии на конденсаторах интегриру- Ю14ИХ элементов 7 и 8 появляются напряжения, нарастающие по экспоненциальному закону с одинаковыми постоянными времени зарядных цепей.При дос- тижении этими напряжениями значений порогов срабатывания компараторов блока 11 (пороги срабатывания принимаются одинаковыми для всех присоединений) последние переключаются в противоположное состояние и на их выходах устанавливаются положительные напряжения. Первым в это состояние переходит компаратор блока 11, установленный н я пгнсоединении 1, погно тькз- м его выходе сигнал, равный пороговому значению, появляется раньше, чем и; входе компаратора, установленного на присоединении 2,

При установлении положительного напряжения на школе компаратора, установленного на присоединении I, появляется положительный импульс на выходе ОУП 12 и происходит срабатывание НО 14 (включение оптронного тиристора и промежуточного реле или катушки отключения) и „шементл ПЛ

Одновременно с этим на общей точке ЭФОЮ 29 устанавливается напоям1 ние, ранное п ядешпо лалряжепин на in ответствую. и Х разделительном диоде и открытом он I uTiipiicTope T i:r к и- и пряжеюк ппеГюя тяОш1 троп , PKFIJI ценных в цепях управления опготитч ров ИО 14 и I выбирается больше, чем суммарное тдение напря.чения и разделительном диоде и открытом оп тотиристоре, то нг и переключении компаратора, установленного на Ньлювре/л денном прьс оедипении, и ра атьпачш ФУИ 13 сличил ia вхол ИО 15 не п;,„,- днт„ Таким rivTCM обеспечивается бирателти ость действия у.1 г pi иств-я, т,е, негрг.ба чш ише его па еполреж- денном присоединении.

При продолжении напряжения пнганля Tnp-icTnPu.j 110 14 л I j и напряжения управления к;г 9 и 10 т. нулевое значение тиристор ИО 14 BI п-сллча- ется, а клю т.игнкэетсл, обеспечивая при рччряд кэнденсаторов HJ 7 и 8 до значения, близкого к нулю,

При возрастании напряжения управления до уровня, превышающего порог закрывания ключей 9 и 10 последние переходят в закрытое состояние и вновь начинаются стадии заряда конден саторов ИЭ 7 и 8, переключение соответствующего компаратора блока 11, срабатывания формирователей управляющих импульсов 12 и 13 и одного HJ исполнительных органов 14 или 15, при чем эти стадии (процессы) продолжаются до тех пор, пока не отключится со ответствуюций выключатель (в нашем случае выключатель присоединения I) .,

При отключении выключателя поврежденного присоединения 1 на выходе Д01Ш 28 и соответственно на выходе элемента ШГИ 30 появляется сигнал, под воздействием которого ключ 31 лл

I

с

0

0

i

tu iKcit ч ся, закорачивая общую точку ЗОСИО 23 на землю,

В результате этого ни на один из входов ИО 14 и 13 сигнал не поступает, чем исключается возможность неправяпь- ного срабатывания устройства в после-- лпариином режиме, характеризующемся появлением затухающих напряжении и токов нулевой последовательности на ныювгшкденных присоединениях.

Схема в таком сотоянии находится до момента исчезновения напряжения нулевой последовательности и возврата ПО 21 в исходное состояние.

При возврате ПО 21 в исходное со- г гонние схема ус п/сйства автоматичен- ..и 1)ознра м|астся в лервоначачьное со

| иЯНИ t

Три воздействии на вхо;щ устрой- и i К)атчовременпых сигналов отно- i HT jLijiio большой Bfличиныs например, рб уелопленных noMfxanH, самоустраняю- цимпгя замыканиями на землю и др., v тройство прихо/niT в действие, если шинмг.льная длительность этих сигна- ов гфепыыает выдержку времени ЭВВ 20, однако ложного отключения выключателя не происходит, так как максимальное действия помех значительно мень- Л-- времени отключения выключателя.

Устройство в состоянии реагировать н-п токи переходного и установившегося ьеэдшов, при этом не требуется отстт- ронха от1 бросков переходных и устад ОЛИВЫИХСЯ ТОКОВ о

I

/LiropnTM функционирования устройств г не требуя отстройки тока срабатывания от собственных емкостных токов, обеспечивает независимое удоь-j тетворение требований по селективное.- ru и высокой чувствительности в се гях с большим диапазоном изменения токов замыкания на землю. Устройство обладает способностью быстрого реагирования на все виды однофазного замыкания на землю, в том числе и на кратковременные. Фиксация кратковремен-- ных замыканий достигается применением элементов ПАШТЬ и счетчиков срабатывания устройства (не показаны). Контроль однофазных замыканий ла зем-- лю позволяет прогнозировать состоя™ ние изоляции зацищаемых присоединений и является одним из эффективных профилактических средств предупреж- ,1, зния устойчивых замыканий на землю.

ч иУстройство может Оыть реализовано на современной элементно базе и обладает технологичностью н и отовчент.

Его применение, п сетях с изо шро- ванной нейтралью даст омутимю ко- ноническш н социальный эффек за счет повышения надежности э юктро- снабжения потребителей и улучж ич состояния электробе км лс ости,а также за счет сокращения ri рудочатрат на производство измерении и расчетов токов однофазно; о замыкания на згмпм по каждому занимаемому прнгоетиненп м и на настройку уставок срабатпнанпя при изменении собствениих емкое-г но. токов отдельных присоединении.

Формула изобретения

Устройство для тацнты от однофа - ного замыкания на чемлю ) сети с и ю лированной нейтралью, содержащее по числу присоединении после ишатетыт соединенные трши формат ор тока нулевой последовательности, иреоОра )о- ватель тока в выпрямленное напря-ычпк и интегрирующий элемент, выход которого подключен к прямому входу cooj- ветствуюцего компаратора, инвертнрл - юшш вход которого подключен к обц - му источнику опорного напряжения, элементы ПАМЯТЬ, основные входи которых функционально связаны г выходами соответствующих компараторов, исполнительные opi аны на промежуточных реле с тиристорами, управляюгр/ш входы которых соединены последовательно с управляющими входами упомянутых элементов ПАМЯТЬ, общий на все присоединения элемент ИЛИ, входы которого функционально связаны с выходами элементов 11АМЯТЬ, и пусковой орган, подключенный своим входом j трансформатору напряжения нулевой

о

-5

0

5

0

5

лос до мтельнос i и , а выходом - к Hxo iv -элемента выдержки времени, раз- p.iK.mruie к:№)чи, включенные параллельно HI кодам инте рируюцих элементов, ii т л и ч а и п е е с я тем, что, г цел ) повышения селективности и помехоустойчивости устройства, оно гнлблено источником переменного нл- Ш1Н 1-п11Я, к ВЫХОДУ которого подклнче

НИ ВХОДЫ ДВУХ ДВуХИО.ЧуПерИПДНЫЧ Р11niHiMHTe ien, к входам которых чере п i. но Е е г с 1 в v-e iint. рн вь пветенные -l ; ю и-аюцче ключи, 1фавляюсд1е входь которых подключены к выходу элемента выдер/ккп времен, подключены стгччпо цепи питания исполнительных органов и прав 1яю1;не цепи упомянутых pa Mi коьпчи ключсм оСМчим элементом фш г ппгн срле.гтинаьп Г исгюлнительН л ор.,1нов, вппомч чн ix на диодах по i ( IUH1, входы коюппн IK 1кгао Ч1,1 1 од.,ч HI i гните ч., л ч р. шов, в ,i 4epi s ьч ов ji ,-ч ч i раз чо- м г ,ni ie п.иоды ri .г f i; , анод.41 . i -i opoi- LOO . иететвун1 их исполн)- 1ч (riiiix oj.j шов, тчеменгам совп,1 ,t

НЯ ПО ЧИС iy П)И( 01 ДИНГННП, BXOHJ l 1

i -рр 110:11- in- чены к выходам fooTi г- , B i(irx элементов ПАМЯТЬ и вновь иве , с iir. датчиков откл)пчеиного полеты ими пыключатече.й ipn - e линений , я u lit с ое дине ни ч входами упомянуто о oOLieio на все присоединения эле мента 1L41I, нычод которо о соединен г. улр. лямгшм TI,O;,OM вновь введенного тамыкаюцего кдача, включенного мехду ооцим ьыьодом элемента фикса- ,ч,ии грабатыиания исполнительных ор-

г июь 1

причем управляющие

входы тиристором исполнительных органов соединены с выходами компараторов через вновь введенные формирователи управляющих сигналов„v

Изобретение относится к электротехнике, п частности к устройствам релейной запиты. Целью изобретения является повышение селективности и помехоустойчивости устройства. При возникновении в сети однофазного за-