так как токи тех присоединений и поврежденного присоединения находятся в противофазе.
Известно также устройство защиты, содержащее токочувствительный элемент, подключаемый к трансформатору тока нулевой последовательности относительно напряжения нулевой последовательности 2. Однако оно не обладает достаточной чзвствительностью особенно для коротких линий.
В качестве наиболее близкого аналога может служить устройство 3, содержащее токочувствительный элемент, связанный одним входом с трансформатором тока нулевой последовательности, а дрзгим через регулируемый фазовращатель с трансформатором папряжения нулевой последовательности, усилитель и исполнительный элемент.
Однако это устройство не обладает достаточной надежностью, чувствительностью и селективностью. Для повыщения чувствительности в устройстве токочувствительиый элемент, выполненный на датчике ЭДС Холла, подключен к дифференциальному усилителю, базовые входы транзисторов которого объединены через конденсатор.
На чертеже показано защитное устройство от однофазного замыкания на землю для сетей с изолированной и компенсированной нейтралью. К энергосистеме 1 подключено присоединение 2, которое контролируется защитным устройством, содержащим токочувствительный элемент 3 с двумя входами и одним выходом, например, выполненный на датчике Холла 4, регулируемый фазовращатель 5, включенный между токочувствительным элементом 3 и источником опорного сигнала 6. Фазовращатель 5 служит для создания желаемого сдвига фазы сигнала между входом и выходом в опорном канале {может быть включен любой из известных фазовращателей, например, мостовые, выполненные на RL или RC схемах, которые позволяют изменить угол сдвига фазы сигнала в пределах 0-90°). Выходные зажимы (а) и (б) токочувствительного элемента 3 подключены к усилителю 7, электронному ключу 8, ключу переменного тока 9 и нагрузке 10. Усилитель 7 выполнен на транзисторах 11 и 12, которые подключены дифференциально через общее эмиттерное сопротивление 13 к генератору постоянного тока 14. Базовые выводы упомянутых транзисторов соехТ,инены между собою через конденсатор 15, который служит для отделения переменной и постоянной составляющей выходного сигнала резистор 16. К выходным клеммам (в) и (г) усилителя подключен транзисторный ключ 8, выполненный на транзисторах 17 и 18, включенных параллельно и дифференциально. Ключ 8 срабатывает при определенной полярности и величине выходного сигнала усилителя 7. Порог срабатывания ключа 8 устанавливается регулируемым резистором 16. Выходные зажимы транзисторного ключа 8 включены через токоограничивающий резистор 19 между 1НОДОМ и управляющим электродом тиристора 20. Катод тиристора 20 через защитный диод 21 и резистор 22 соединен со своим управляющим электродом. Тирнстор 20 с защитным диодом 21 и делителем напряжения на резисторах 19, 22, нелинейном сопротивлении- транзисторе 18, вместе с диодным мостом 23 образует ключ переменного тока 9 для коммзтации нагрузки 10. Для предотвращения ложного срабатывания тиристорного
ключа 9 между эмиттером транзистора 17 и коллектором транзистора 18 включен диод 24, а катод последнего подключен к коллектору транзистора 18, включенному через токоограничивающий резистор 19 к аноду тиристора 20.
Работа защитного устройства осуществляется следующим образом.
В случае замыкания на землю какого-либо фазного провода энергосистемы 1, возникают
токи и напряжения нулевой последовательности в подключенных к ней потребителях, в частности, в присоединении 2 и трансформаторе напряжения нулевой последовательности. В этом случае на один вход токочувствительного элемента 3, выполненного па датчике Холла 4 действует индукция магнитного поля, создаваемого током нулевой последовательности, а токочувствительный элемент 3 выполнен таким образом, чтобы индукция BQ магнитного поля направлялась по возможности перпендикулярно к плоскости датчика Холла 4. На другой вход токочзвствительного элемента 3 поступает опорный сигнал t/o через фазовращатель 5 от источника опорного сигнала 6. Преимущественно источником опорного сигнала может служить трансформатор папряжения нзлевой последовательности. При этом токочувствительный элемент рабстает в режиме смешивания двух величин: напряжеПИЯ нулевой последовательности и тока п левой последовательности или однозначной ему величины - индукции магнитного поля. Создается результирующий сигпал на выходных зажимах (а) и (б) токочувствительного элемента 3.
В этом случае выходной сигнал токочувствительного элемента 3 содержит постоянную составляющую и переменную составляющую. Полярность постоянпой составляющей выходного сигнала имеет различный знак при замыкании фазы на землю в зависимости от замыкания в защищаемом и незащищаемом присоединениях, так как углы сдвига фаз токов нулевой последовательности поврежденного и
неповрежденного присоединений относительно опорного сигнала различны. Именно различие знака постоянной составляющей выходного сигнала токочувствительного элемента 3 способствует достижению повышенной селективности работы защитного устройства. В начале переходного процесса угол между напряжением f/o и током /о нулевой последовательности поврежденного присоединения равен нулю. Следовательно, знак постоянной составляющей выходного сигнала токочувствительного элемента 3 положителен, угол сдвига между током нулевой последовательности /п неповрежденного присоединения и напряжением нулевой последовательности UQ равен 180°, знак постоянной составляющей выходного сигнала токочувствительного элемента отрицателен. В установившемся режиме тока замыкания фазы иа землю угол сдвига фаз между напряжением нулевой последовательности С/о и током нулевой последовательности /оу поврежденного присоединения составляет -90°. В этом случае угол сдвига iJ5 меледу напряжением нулевой последовательности UQ и током нулевой последовательности /оу неповрежденного присоединения составляет 90°, 1° оставаясь в любом режиме сдвинутым относительно тока нулевой последовательности повреждеииого ирисоединеиия иа 180°. Когда переходный процесс носит кратковременный или опериодическии характер, исполнительный орган может не успеть среагировать на мгновенный знак иостоянной составляющей выходного сигнала токочувствительного элемента, который может меняться, или может быть случай-отсутствия постоянной со- 25 ставляющей выходного сигнала токочувствительного элемента. Селективность работы устройства в таких случаях достигается смещением фазы сигнала в опорном канале при помощи фазовращателя 5. Если па выходе фа- 30 зоврашателя 5 опорный сигнал будет сдвинутым на некоторый отрицательный угол относительно входного опорного сигнала, то в начале переходного процесса и в установившемся режиме токов замыкания фазы на землю 35 угол сдвига фаз между током пулевой последовательности поврежденного присоединения и сдвинутым опорным сигналом будет меньше 90°. Следовательно, знак постоянной составляющей выходного сигнала токочувствитель- 40 ного элемента 3 поврежденного присоединения всегда иоложителен. А знак постоянной составляющей выходного сигнала токочувствнтельного элемента иеновреладенного нрнсоединения отрицателен. Переменная составляющая выходного сигнала токочувствительного элемента 3, а также наведенные в соединительных ироводах сигналы представляют помеху относительно постоянной составляющей выходного сигнала 50 токочувствительного элемента 3, влияя на качество полезного постоянного сигнала. Качество полезного сигнала повышается при помощи усилителя 7. В усилителе, выполненном на транзисторах, сумма эмиттерных токов трап- 55 зисторов 11 и 12 в режиме усиления равна току генератора 14. Токи транзисторов И и 12 изменяются относительно друг друга, и переменная составляющая тока на выходе этого усилителя между точками (в) и (г) на кол- 60 45 лекторах транзисторов 11 и 12 не создает разность потенциалов. В таком случае входное сопротивление транзисторов 11 и 12 для переменного тока одинаково и равно. При этом транзисторы И и 12 представляют собою смежные плечи четырехполюсника. Кондеисатор 15, включенный между базами транзисторов 11 и 12, создает различие входных сопротивлений этих транзисторов для иостоянной составляющей выходного сигнала токочувствительного элемента 3. При равенстве коэффициентов усиления упомянутых транзисторов на выходе усилителя 7 отсутствует переменный сигнал, а выделяется только постоянлый сигнал. Таким образом, в усилителе 7, подключенном к выходу токочувствительного элемента 3, устраняется переменная состав.чяюилая сигнала, и дополнительно усиливается постоянная составляющая сигнала и, тем самым иовышается качество полезного постоянного сигнала. При достаточной величине выходного сигнала усилителя 7 срабатывает ключ 8, выполненный на транзисторах 17 и 18. Порог срабатывания ключа 8 устанавливается регулируе.мым резистором 16. Тиристор 20, включенный в проводящем направлении к диагонали диодного моста 23, в случае переменного оперативного тока, на аноде имеет положительвый пульсирующий потенциал, Формула изобретения Устройство для запшты от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее токочувствительный элемент, связанный одним входом с трансформатором тока нулевой последовательности, а другим через регулируемый фазовращатель с трансформатором напрял ения нулевой иоследовательности, усилитель и исполнптельный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения наделсности и селективности, токочувствительный элемент выполнен на датчике ЭДС Холла с дифференциальным усилителем, базовые входы транзисторов которого объединены через конденсатор между собой. Источники информации, принятые во впимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 384172, М. Кл. Н 02Н 3/16, 1973 г. (аналог), 2. Электронное устройство автоматики и защиты ВЛ СЦБ, Быков В. А. и др., сб. трудов ЦНИИ МПС, вьшзск 467, «Транспорт, М., 1972г. (аналог). 3. Защита при однофазных замыканиях на землю типа ЗЗП1, каталог Чебоксарского электроаппаратного завода--прототип.
J...
