Известны устройства для направленной селективной защиты нулевой последовательности сетей с изолированной нейтралью от замыканий на землю, содержащие фильтры токов и напряжений нулевой последовательности, токовый и фазочувствительный органы.
Предложенное устройство отличается от известных тем, что токовый орган выполнен в виде усилителя переменного тока с фильтром промышленной частоты в коллекторной цепи второго каскада усилителя и включен через последовательно-встречную группу диодов на вторичную обмотку согласующего насыщающегося трансформатора, в первичную обмотку которого включено активное сопротивление. Фазочувствительный орган представляет собой фазочувствительный усилитель, питающийся от напряжения нулевой последовательности только в периоды короткого замыкания на землю. Подобное выполнение повышает чувствительность устройства, улучшает угловую характеристику срабатывания и обеспечивает термическую устойчивость при двойных коротких замыканиях.
На чертеже приведена принципиальная схема предложенного устройства.
В первичную обмотку согласующего трансформатора Tp1 включено активное сопротивление R1, а во вторичную обмотку через последовательно-встречные диоды Д1 и Д2 - двухкаскадный усилитель переменного тока, содержащий триоды Т1 и Т2 диод Д3, сопротивления R2-R8, конденсаторы С1-С3. В коллекторную цепь второго каскада усилителя входит фильтр промышленной частоты, представляющий собой дроссель Др и конденсатор С4.
Фазочувствительный усилитель, включенный на фильтр напряжения нулевой последовательности Тр2, состоит из триодов Т3 и T4, диодов Д4 и Д5, сопротивлений R9-R11, конденсатора С5. На выход фазочувствительного усилителя включено выходное реле РП.
При однофазном замыкании на защищаемом присоединении фильтр тока нулевой последовательности выделяет токи замыкания, которые, пройдя через насыщающийся согласующий трансформатор Tp1, работающий в режиме холостого тока, ограничиваются по амплитуде на диодах Д1, Д2 и попадают в усилитель переменного тока. После усиления и подавления составляющих неосновной частоты в усилителе переменного тока с фильтром промышленной частоты (Др, С4) токовый сигнал попадает на фазочувствительный усилитель, на выходе которого включено реле защиты РП.
Напряжение нулевой последовательности питает фазочувствительный усилитель только в периоды короткого замыкания на землю.
При отсутствии напряжения нулевой последовательности выходное реле лишено энергии для срабатывания. Усилитель переменного тока отдает ограниченную величину мощности, не зависящую от первичного тока нулевой последовательности и совершенно недостаточную для срабатывания реле. В результате, возрастает помехоустойчивость защиты. Кроме того, благодаря питанию выходных цепей от источника напряжения нулевой последовательности потребление защитной мощности от источника постоянного тока значительно уменьшается.
Ток срабатывания выходного реле принят равным среднему значению тока на выходе фазочувствительного усилителя при подведении к нему напряжения нулевой последовательности и напряжения с выхода усилителя переменного тока, сдвинутых друг относительно друга на 90°. Зона срабатывания защиты составляет 180°.
При однофазном замыкании на защищаемом присоединении первичный ток данного присоединения отстает по фазе на 90° от напряжения нулевой последовательности. Основная составляющая тока на выходе согласующего устройства, а следовательно, и напряжение на входе фазочувствительного усилителя, совпадают по фазе с напряжением нулевой последовательности. В этих условиях триоды Т3 и T4 фазочувствительного усилителя в зависимости от полярности прикладываемого коллекторного напряжения попеременно работают в режиме усиления. Через обмотку выходного реле протекает среднее значение тока двухполупериодного выпрямления; реле срабатывает. Описанный случай, соответствует режиму работы защиты с углом максимальной чувствительности, равным 90°.
При внешнем однофазном замыкании первичный ток защищаемого присоединением опережает но фазе на 90° напряжение нулевой последовательности. Напряжение на выходе фазочувствительного усилителя состоит в противофазе с напряжением нулевой последовательности. Триоды Т3 и T4 при прямом коллекторном натяжении находятся в состоянии отсечки и выходное реле не срабатывает - режим работы с углом максимальной блокировки.
1. Устройство для направленной селективной защиты нулевой последовательности от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее фильтры токов и напряжений нулевой последовательности, токовый орган и фазочувствительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, улучшения угловой характеристики срабатывания и обеспечения термической устойчивости при двойных коротких замыканиях, токовый орган выполнен в виде усилителя переменного тока с фильтром промышленной частоты в выходной цепи и включен через последовательно-встречно соединенные диоды на вторичную обмотку согласующего насыщающегося трансформатора, в первичную обмотку которого включено активное сопротивление, а фазочувствительный орган выполнен в виде фазочувствительного усилителя, к выходу которого подключено исполнительное реле.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости и уменьшения потребления по постоянному току, питание фазочувствительного усилителя осуществляется от напряжения нулевой последовательности только в периоды короткого замыкания на землю.
