Известны уст1ройст;в,а для обнаружения замьжания 1на землю и защиты участков линии аорещеленной дли-ны в трехфазной сети с заземленной нейтралью.
Цель изобретения- повышение надежнОсти устройства.
Э,то достИГается тем., что оно снабжено тремя Промежуточными трансф.ор1мато1рам,и, первичные ОбМотки которых включены встречло oidiMOTKaiM трансформаторов тока, а вторичные Обмотки соединены последовательно с вторичными обмотками т рансформаторов напряжения и с первичной Обмоткой трансформатора то.ка нулевой .последовательности и подключены через аналого-логические усилителннпреобразователи, логические элементы «И, «НЕ - И и времетной запоминающий блок к исполнительную ортану.
На фиг. 1 стредатавлана ;прин1ципиальная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы векторов наиряжений пр-и нормальном реж.име и в случае замыкания между фазами и землей на участке .ко и тро лир у ем о и или Защищаемой линии; на фит. 3 - графически, показана работа устройства во время замыкания между одной фазой и землей; на фиг. 4 - характеристика устройства, которая показыв ает влияни.е за-мыкания на землю; на фиг, 5 -
схема, иллюстрирующая допол,нит«льиую характеристику; на фиг. 6 - схема устройства в другом исполн-ении.
Устройство содержит трансформаторы 1, 2 и 3 TOtKa, первичные обмотки которых соединены соотоетственио С фазовыми правода А, В, С. N - заземленная нейтраль. Один из К01Н1Ц08 1ВТ10рИ1Ч НЫх oi6iMOTOiK трансформ аторов 1, 2 н 3 соединен 1соот1ветстве1нно с концом первичной обмотки промежуточного трансформатора 4, 5 тл 6, индуктивности которых идентичны, а их значение - Z - представляет собой полное сопротивление участка защищаемой или контролируемой линии. Это полное сопротивление Z имеет то же вначе.ние, что « полное сопротивление прямой последователь1ности по фазе Zd линии.
|Вто1рич1ные обмотки трансформаторов /, 2 и 3 связаны ме.жду собой своим другим концом. Такое же соединение выполяено для другого «ояца первиганых абмоток промежуточных трансформаторов 4, 5 v( 6. Две общие точки трансформаторов /, 2, и с одной стороны и промежуточных трансформаторов. 4, 5 и, с дру1гой. стороны ооедин.ены при помощи проводов 7, 7 с первичной обмоткой трансформатора 5 тока нулевой последовательности со значением /CZ, где К - коэффициент полиых сопроти.влении земли, ляемый известным соотн-ашениеМ Zd - Zo
К
SZd
где Zo - у«;И1полярное полное со1противле;ни1е линии.
|Пе1р1В«ч1Ные о бмотки трансформаторов 9, 10 и // соответственно соединены с одной из фаз и нейтралью, один из концов вторичных обмотОК - € точкОй 12, а она в свою очередь - с одной из клемм вторичной обмотки взаимной индуктивности.
Вторичные обмотки трансформаторов. 9, 10 и // натряжения соединены, последовательно с вт10рИчнЫ|МИ 0б,мотка1М1И иро.межутоиных трансформаторов 4, .5 и 6 та«И1м образом, чтобы о-бразовать- три юхемы, замыкающиеся соответственно на входных клеммах усилителей-преобразователей У5, 14 и 15. Каждая из этих схем включает в себя вторичную обмотку одного из трансформаторов нанряжения, вторич-ную обмотку одной из взаимных индуктивностей и вторичную обмотку взаимной индуктивности.
Цепь усилителей-преобразователей 13, 14 и
15выполнена известным образом с таКИ|М расчетом, чтобы эти усилители действовали
как аналото-лОГИчеокяе прео:бразователи, преобразующие свое входное напряжение в ло1гичас1кие сигналы с дву1м-я ноложения:МИ («О и «1); фазы си,шалов соблюдения относительно фаз входного напряжения.
Выходы усилителейппреобразователей 13, 14 и 15 соединены с логической, схемой «И
16и с логической схемой «НЕ - И 17. Выходы этих логических схам связаны с логической схемо.й «ИЛИ IS, а .выход последней - со /схемой. запо минающего устройства 19 известного- в.ида. Выход временной запоминающей схемы соединен с любым выключающим устройством 20, например трехфазным выключателем, один из .кон,цО|В1 обмотки которо.го связан с выходом временного запоминающего устройства 19, а другой - с источником дополнительной энергии.
Если представить 1а, h, fc, Ir как токи, прюходящ,ие соответственно .по трем фазам А, В, С и нейтраль во время замыкания между одной или фазами и землей, Ua, Иь, УС как на.пряжения между каждой фазой и землей и Иа, fJb, Ис как напряжения, которые возникают на входных клеммах усилителей;преобразовате.лей 13, 14 и 15 соответственно , то эти три напряжения Ua, Ub, Uc соответствуют следующим отношениям
Ua-Z(Ia+KIr)
(1)
Ub-Z(Ib+KIr)
(2) (3) Uc-Z(I,+KI,).
Чтобы лучше понять работу устройства, выполненного согласно изобретению, рассмотрим, например, случай, когда происходит замыкание между фазой А и землей.
Иавестно, что в этом случае «алряжение t/a 1выражается следующим от11ошание:м.
U Zd.I,+ -I,.
(4)
Если в от1нощени,и (1) за.менить Ua&CO значением, выраженным, в отнощении (4), то после упрощения, получим
Ua(Zd-Z)-{Ia- -KIr).
iB случае, когда значение Zd (полное сопротивление пря.мой направленности фазы, представляющее замыкание на землю) неМ.Н01ГО Меньше значения полного эталонно1по сопротивления Z (полное сопротиВЛение участка защищаемой линии.), поля1рность напряжения Ua постОЯнно иереключается на проти|вополож1ный знак относительно полярности напряжеНИя UaЭто явление наблюдае.тся тогда, когда замыкание происходит на более близкой относительно расположения защитного устройства, чем длИНа защищаемой линии. Диаграммы напряжений Ua, Ub, Uc на
фпг. 2 иллюстрируют то, о чем только что говорилось. Диаграмма на фиг. 2а показывает векторы трех напряжений Ua, Ub, Uc при нормальном режиме. Эти три вектора смещены относительно друг друга на 120°. В дейстеительности, когда /г равно нулю, то можно заметить по отнощениям (1), (2), (3), что напряжения Ua, Ub, Uc соответственно равны напряжения Ua, Ub, Uc (минус падения напряжений Z Ia, , Z --Ic}. Они имеют тот
же принцип и то же значение.
Диаграммы на фиг. 26, в, г показывают
соответственно векторы этих напряжений в случае замыкания .одной из фаз А, В или С на землю внутри участка защищаемой линии,
диаграммы на фиг. 2д, е, ж - соответственно векторы напряжений Ua, Ub, Uc при замыкании двух фаз на землю внутри участка защищаемой линии. Во всех случаях замыкания на землю (однофазного или двухфазного)
при условии, что полное сопротивление прямой направленности замыкаемой линии меньще эталонного полного сопротивления Z, максимальный сдвиг по фазе между напряжениями Ua, Ub, Uc, взятыми попзрно, составляет
180°. На этих диаграммах видно, что три вектора Ua, Ub, Uc находятся в одной и той же нолуплоскости. Итак, необходим интервал, в течение которого цри напряжения будут иметь одновременно одинаковую полярность,
положительную или отрицательную (фиг. 36). Логические схемы получающие постоянно логические сигналы, исходящие от усилителей, обнаруживают совпадение мгновенных полярностей трех напряжений Ua, Ub, Uc.
Схема «И 16 посылает сигнал, равный 1, в период интервала, когда эти три напряжения одновременно положительные, а схема «НЕ - И 17 подает сигнал, равный 1, в период интервала, когда напряжения одновреСхема «ИЛИ 18 посылает сигнал, равный 1, если один или другой из ее входов имеют значение 1. Схема временного запоминающего устройства преобразует последовательный ряд этих сигналов небольшой продолжительности в постоянный сигнал (фиг. 3, е), который позволяет вызвать возбуждение в выключающем устройстве 20, соединенном с выходом схемы запоминающего устройства. На фиг. 3 показана работа устройства в момент, когда происходит замыкание между фазой А и землей на участке контролируемой или защищаемой линии. Кривые фнг. 3, а представляют три напряжения Ua, Ub, ijc при нормальном режиме в зависимости от времени t; кривые фиг. 3, б - три размера, когда происходит замыкание между фазой А и землей внутри участка контролируемой или защищаемой линии. Напряжение (представленное пунктиром) инверсируется и тогда можно видеть, что в зонах X-У три напряжения одновременно становятся положительными, а в зонах X-, отрицательными. Из этого следует, что на выход схемы «И подается сигнал (5 фиг. 3,6), соответствующий зонам X-Y, тогда как на выход схемы «НЕ - И сигнал (Sb фиг. 3, г), соответствующий зонам X- Y. Эти сигналы принимаются последовательно в схеме «ИЛИ, которая посылает сигналы (фиг. 3,д). Иоследние направляются в схему временного запоминающего устройства, где они преобразуются в постоянный сигнал (фиг. 3,е).
Можно использовать только одну логическую схему «И или «НЕ - И. Однако более эффективно использовать логические схемы «И, «НЕ - И и «ИЛИ, так как при этом достигается наибольшая быстрота выдачи ответного сигнала в случае замыкания на землю. Такая реакция, как это видно на фиг. 3, е, всегда имеет место в интервале времени, который составляет меньше одной трети периода, тогда как при одной логической схеме «И или «НЕ - И эта реакция достигается почти за целый период.
Изобретение представлено со ссылкой на случай глухого замыкания на землю без сопротивления. В случае, когда замыкание представляет собой сопротивление, обнарул ;ение этого замыкания может быть ошибочным, т. е. замыкание может быть обнаружено в то время, когда оно нроисходит за пределами участка защищаемой линии. В действительности, в плане сопротивления - реактивного сопротивления, согласно координатам R-X (фиг. 4), характеристикой реле, соответствующего устройству фиг. 1, является кривая С и может случиться, что замыкание на линии за пределами защищенной зоны, но представляющее сопротивление, будет обнаружено, как находящееся внутри защитной зоны ZCi. В таком случае полученное полное сопротивление соответствует полному сопротивлению внутри защиащемой зоны. Чтобы улучшить качество измерения, необходимо между логической схемой «ИЛИ 18 и временным запоминающим устройством 19 включить схему 21 задержки времени (фиг. 5), которая не пропускает импульсы, посылаемые схемой «ИЛИ 18, если их продолжительность превышает установленное значение. Выбранная, продолжительность задержки имеет цель изменить характеристику реле, характеристику, которая становится заметно эллиптической
(кривая GI фиг. 4), и, следовательно, сократить удлинение защитной зоны, вызванное сопротивление на месте замыкания. В этом случае замыкание полного сопротивления ZCi вне защитной зоны не обнаруживается. Другой вариант изобретения показан на фиг. 6. Этот вариант применим тогда, когда замыкание на землю представляет собой сопротивление. На фиг. 6 показан случай замыкания между фазой Л и землей, представляющей сопротивление Rg.
Напряжение Ua выражено отношением
U Zdf,+ I, + Uf,
где Uf - напряжение на клеммах с повреждением.
Так как практически полные сопротивления нулевой последовательности с обеих сторон на месте замыкания имеют один н тот же
принцип, то напряжение t/f совпадает по фазе с остаточным током и пропорционально сопротивлению на месте замыкания. Если ос является действительным коэффициентом, то Uf a-Rg-Ir.
Тогда напрял ение выражается
Ua(Zd - Z)-(la + KIr)+a-Rg-Ir.
Замыкание на землю, происходящее в пределах контролируемой зоны, характеризуется:
, т. е. U x-Rg-Ir.
Замыкание в точке равновесия характеризуется тем фактом, что компенсированное напряжение замкнутой фазы, появляющееся на входной клемме усилителя, совпадает по фазе с остаточным током. Схема на фиг. 6 отличается от схемы на фиг. 1 тем, что остаточный ток /г поступает в усилитель 22 через разделительный трансформатор 23, первичная обмотка которого соединена с клеммами шунта 24, по которому проходит этот ток. Сигнал на выходе усилителя 22 подается через схему «НЕ 25, на вход логических схем «И 16 и «НЕ - И 17.
Схема «И 16 и схема «НЕ - И 17 принимают также логические сигналы от усилителей-преобразователей 13, 14 и 15. Логическая схема «НЕ - И 17 подает сигнал уровня во время интервала, когда три напряжения измерения отрицательные и остаточный ток положительный, в то время как логическая схема «И 16 посылает сигнал уровня во время интервала, когда три напряжения измерения являются полол ительными, а остаточный ток
Схема «ИЛИ 18, соединенная с выходом схемы «И 16 и схемы «НЕ - И 17, посылает сигнал уровня 1, если тот или другой из ее входов находится на уровне 1. Схема временного запоминающего устройства 19 преобразует последовательный ряд этих сигналов незначительной продолжительности в постоянный сигнал, который используется для приведения в действие выключающего устройства 20.
Предмет изобретения
1. Устройство для обнаружения замыкания на землю и для защиты отдельных участков линий трехфазной сети с заземленной нейтралью, содержащее на каждую фазу сети трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, трансформатор тока нулевой последовательности и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено тремя промежуточными трансформаторами, первичные обмотки которых включены встречно обмоткам указанных трансформаторов тока, а вторичные обмотки соединены последовательно с вторичными обмотками трансформаторов напряжения и с первичной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности и подключены через аналого-логические усилители-преобразователи к логическим элементам «И, «НЕ - И, выходы которых связаны с логическим элементом «ИЛИ, подсоединенным к исполнительному органу.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным аналогологическим усилителем - преобразователем, вход которого через разделительный трансформатор и шунт соединен с вторичной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности, а выход через логический элемент «НЕ подключен к входам указанных логических элементов «И и «НЕ - И.
J
Ис Ua
Ur
;
t/a|
v.
X-V
Ua .4 /с
t , Л
4
Фиг. A
77
Vut.6
