Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1992 года по МПК H02H3/16 

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

Целью изобретения является повышение селективности и надежности функционирования устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Схема дана для двух присоединений. общее число которых может быть неограниченным.

Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю содержит трансформаторы 1 и 2 тока нулевой последовательности (ТТНП), установленные на присоединениях 3 и 4, преобразователи 5 и 6 тока в выпрямленное напряжение (ПТВН), фильтры 7 и 8 низких частот (ФНЧ), пусковой орган 9 по току (ПОТ) с диодом 10, блок 11 выбора наибольшего сигнала (БВНС), исполнительные органы 12 и 13 (ИО), разделительные диоды 14 и 15, размыкающий ключ 16, элемент 17 с управляемым сопротивлением (ЭУС), согласующий элемент 18 (СЭ), выполненный на эмиттерном повторителе, пусковой орган

19по напряжению (ПОН), подключенный к выходу трансформатора 20 напряжения нулевой последовательности (ТННП), элемент

21 блокировки (ЭБ), выполненный на реле частоты, элемент 22 задержки появления сигнала (ЭЗПС), элемент 23 ЗАПРЕТ.

ПТВН 5 (6) состоит из промежуточного трансформатора и выпрямителя и служит для преобразования переменных токов в пропорциональные им выпрямленные напряжения.

ФНЧ 7 (8) предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленных напряжений и их усреднения.

ПОТ 9 выполнен на операционном усилителе с источником опорного напряжения +Von.

БВНС 11 состоит из операционных усилителей 24 и 25; диодов 26 и 27, образующих диодную сборку, и резисторов 28 и 29 обратной связи. БВНС 11 усиливает входные сигналы и указывает канал с наибольшим сигналом.

ЭУС 17 может быть выполнен на поле- вых транзисторах.

ЭБ 21 реагирует на колебания частотой ниже промышленной.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю (033) диод 10 открыт, диоды 26 и 27 закрыты, ключ 16 замкнут, ИО 12 и 13, ПОН 19, ЭБ 21 и ЭЗПС 22 находятся в исходном состоянии. ЗУС 17 имеет наи- большее сопротивление.

При возникновении в сети 033, например на присоединении 3, через ТТНП 1 начинает протекать ток замыкания на землю всей сети, а через ТТНП 2 - собственный емкостный ток, причем величина тока замыкания на землю сети, как правило, больше величины собственного емкостного тока неповрежденного присоединения. Одновременно появляются сигналы на выходах ПТВН 5 и 6, пропорциональные токам нулевой последовательности. На выходе ТННП

20появляется напряжение нулевой последовательности, под воздействием которого срабатывает ПОН 19, осуществляющий за- пуск ЭЗПС 22.

При срабатывании элемента 22 ключ 16 размыкается и на выходах ФНЧ 7 и 8 и соответственно на входах БВНС 11 появляются напряжения, пропорциональные токам нулевой последовательности защищаемых присоединений. Величина выходного напряжения ФНЧ 7 будет наибольшей, поскольку он установлен в канале защиты поврежденного присоединения. Если уровень этого сигнала окажется больше порога срабатывания ПОТ 9, на выходе операционного усилителя 24 появится положительное напряжение, диод 26 откроется, диод 10 закроется, а диод 27 останется в прежнем состоянии, т.е. будет по-прежнему закрыт. В результате этого срабатывает ИО 12, воздействующий на отключение выключателя присоединения 3.

В зависимости от величины положительного напряжения на выходе операционного усилителя 24(25) меняется величина выходного сигнала СЭ 18 и величина сопротивления ЗУС 17. При изменении величины сопротивления ЗУС 17 автоматически и в широком диапазон изменяется коэффициент передачи входного сигнала.

После отключения выключателя присоединения 3 (после устранения 033) в сети возникают субгармонические затухающие колебания токов и напряжения нулевой последовательности, при этом срабатывает ЭБ 21, который подает сигнал на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 23, в результате чего исчезает сигнал на выходе элемента 23, и ключ 16 замыкается. Таким путем исключается возможность появления на входах БВНС 11 сигналов, превышающих по уровню порог срабатывания ПОТ 9 и обусловливающих срабатывание исполнительных органов неповрежденных присоединений.

При исчезновении напряжения нулевой последовательности схема устройства автоматически возвращается в исходное состояние.

Аналогично устройство работает при однофазном замыкании на любом из защищаемых присоединений.

Устройство может применяться в сетях с изолированной нейтралью, в которых токи однофазного замыкания на землю изменяются в широком диапазоне (от долей до нескольких десятков ампер).

Устройство реагирует как на переходные, так и на установившиеся токи однофазного замыкания на землю. Оно работает независимо от изменения параметров сети и отдельных ее присоединений.

Формула изобретения

Устройство для защиты от однофазного за- мыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключены соединенные

последовательно пусковой орган по напряжению, элемент задержки появления сигнала и элемент ЗАПРЕТ, по числу присоединений последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь тока в выпрямленное напряжение и фильтр низких частот, общие на все присоединения блок выбора наибольшего сигнала, входы которого соединены с выходами фильтров низких частот, а выходы подключены к исполнительным органам, пусковой орган по току, вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход через диод соединен с общим выходом блока выбора наибольшего сигнала, по числу присоединений разделительные диоды, общий для всех присоединений ключ, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности

0

5

0

и надежности функционирования устройства, оно снабжено элементом с управляемым сопротивлением, основной вход которого ;ерез упомянутые разделительные диоды подключен к выходам фильтров низких частот, управляющий вход через вновь введенные эмиттерный повторитель и вспомогательные разделительные диоды подключен к выходам блока выбора наибольшего сигнала, а общий ключ выполнен размыкающим и включен параллельно основному входу элемента с управляемым сопротивлением, управляющий вход общего ключа соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ, реле частоты ниже промышленной, подключенным своим входом к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выходом-к управляющему входу упомянутого элемента ЗАПРЕТ.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты от замыкания на землю в сети. Цель - повышение селективности и надежности функционирования устройства. Элемент с изменяющимся управляемым сопротивлением предназначен для автоматического регулирования входных сигналов защиты с целью предотвращения повреждений операционных усилителей и обеспечения работоспособности (селективности) устройства при сигналах, уровни которых превышают допустимые для операционных усилителей значения, т.е. значения, при которых усилители переходят в режим насыщения или повреждаются. В зависимости от величины положительного напряжения на выходе операционного усилителя 24(25) меняется величина выходного сигнала эмиттерного повторителя 18 и соответственно величина сопротивления элемента 17, что вызывает изменение в широком диапазоне коэффициента передачи входного сигнала.После отключения выключателем поврежденного присоединения в сети возникают субгармонические затухающие колебания токов и напряжения нулевой последовательности, при этом срабатывает реле частоты 21, которое подает сигнал на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 23. Сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 23 пропадает, ключ 16 замыкается. Таким путем исключается неселективная работа защиты в послеаварий- ном режиме. 1 ил. сл с VI Ю sO О