Устройство для определения поврежденной фазы Советский патент 1978 года по МПК H02H3/16 

1

Изобретение относится к устройствам для определения поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, используемым преимзщественно в быстродействующей аппаратуре защиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека к любой из фаз сети.

По основному авт. св. № 335763 известно устройство для определения поврежденной фазы, используемое преимущественпо в быстродействующей аппаратуре защиты от поражения электрическим током. Устройство содержит фильтр напряжения нулевой последовательности и три, реагирующих на повышение напряжения пороговых элемента, которые подключены к фазам контролируемой сети и через фильтр напряжения нулевой последовательности к искусственной точке.

Недостатком указанного устройства является его низкая чувствительность вследствие того, что минимальное напряжение срабатывания на пороговом элементе поврежденной фазы (в виде суммы векторов напряжений - фазного опорного и нулевой носледовательности) ограничивается наибольшим напряжением на пороговом элементе последующей неповрежденной фазы. Например, ири замыкании на фазе А нанряжение срабатывания Lcp(A)

на пороговом элементе поврежденной фазы А будет:

ср (А) гаах (В) Лн

где f/max{B) - макснмальное (наибольшее) напряжение на последующей фазе (геометрическая сумма векторов напряженпй-фазиого опорного и пулевой последовател1Л1ости);

/С,1- коэффициент падежностп (1.1 1,2);

Кп - коэфф щиент колебания номинального напрял ения сети

(1,1 - 1,15).

Стремление к дальнейшему снижению папряжения срабатывания (т. е. к повышеипю чувствительност устройства) ниже уровня,

определяемого выралсением (1), приводит к срабатываниям па пороговом элементе последующей фазы.

Следовательно, соотношение геометрических сумм векторов нанрял ений (фазного

опорного и } улевой последовательности) на поврежденной и следующей за пей иеповрежденной фазе ограничивает и не иозволяет повысить чувствительность устройства вынге определенного зфовия.

Целью изобретения является повышение чувствительности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительные пороговые элементы, включенные между фильтром нанряжения нулевой последовательности н соответствующими фазами контролируемой сети.

На фиг. 1 изображена схема устройства для определения поврежденной фазы; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая принцип действия устройства для определения поврежденной фазы (для случая однофазного замыкапия па фазе А); па фиг. 3 - схема соединения выходов нороговых элементов устройства для определения поврежденной фазы.

Пороговые элементы 1-3 подключены к фазам А, В, С контролируемой сети и через фильтр 4 нанряжения нулевой последовательпостн к искусственной нулевой точке, образованной элементами 5-7. Между фильтром напряжения нулевой последовательности и соответствующими фазами контролируемой сети включены дополнительпые пороговые элементы 8-10.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном в фильтре 4 напряжения нет, и нороговые элементы 1-3 и 8-10 находятся под фазным напряжением сети.

При однофазнод замыкании на землю (например, фазы А) к симметричной системе трехфазного напряжения добавляется напряжение нулевой последовательности (вектор UQ), соответствующее поврежденной фазе.

Из векторной диаграммы (фиг. 2} видно, что при малых значениях напряжения нулевой последовательности UQ сумма векторов напряжений фаз и нулевой последовательности приводит к увеличению суммарного вектора AZ, соответствующего поврежденной фазе, а также и следующего за ним вектора BZ. Папротив, при замыкании на землю близких к глухому (больших значениях UQ) суммарный вектор BI последующей фазы не превышает уставки но AI. Эти два крайних, по взаимодополняющих случая одпофазного замыкания на землю объединены совместным использованием двух сумм векторов напряжений фаз и нулевой последовательности, т. е. устройство состоит из двух групп нороговых элементов (каналов), работающих каждая в своей зоне.

Пороговые элементы 1-3 имеют по одному выходу и служат для определения повреждения на своей фазе.

При замыкании, например, на фазе Л пороговый элемент 1 на новрежденной фазе оказывается включенным на панряжение больше порога срабатывания, а па пороговых элементах 2, 3 неповрежденных фаз уровень напряжения не увеличивается.

Дополпительные пороговые элементы 9-10 имеют каждый по два выхода (фиг. 1 и 3), которые попарно реализуют логическую операцию совпадения - одна из них определяет повреждения на своей фазе, а другой определяет повреждения на предыдущей по направлению вращения фазе:

фаза фаза B- BZ-CZ фаза

Пороговые элементы 1-3 настраиваются на срабатывание с уставкой 6ср,. большей, чем уставка Иср, пороговых элементов 8-10 в Р раз:

ср. . .

Согласно векторной диаграмме фиг. 2 уставки срабатывания обоих каналов пороговых элементов будут:

t-cp. А,

f/cpi .о11. Л.. Отношение напряжений срабатывания:

1А

5 где /Сн - коэффициент надежности;

Ф. оп. - номинальное фазное опорное

напряжение (В);

Р - коэффициент превышения уставки первого (грубого) канала к уставке второго (чувствительного) канала устройства.

На векторной диаграмме фиг. 2 двойной линией показано геометрическое место концов суммарного вектора AI новреладенной фазы в 5 зоне срабатывания первого (грубого) канала устройства, а сплошной линией - геометрическое место концов суммарных векторов AZ, BZ в зоне срабатывания второго канала устройства.

Таким образом при замыканиях на землю близких к глухому работают пороговые элементы обоих каналов, так как

ср,Л,

A-ZI

а нрн замыканиях на землю через сопротивления, приводящие к малым папряжениям нулевой последовательности, работают пороговые элементы 8-10 только второго канала (зона срабатывания - сплошная линия на векторной диаграмме), так как

ср.Л, ср.Л,.

Включение дополнительных пороговых элементов в предлагаемом устройстве для определения поврежденной фазы сети значительно повышает его чувствительность и быстродействие.

Поскольку чувствительность и быстродействие являются основными иараметрами безопасности, то применение предлагаемого устройства для определения поврежденной фазы сети в качестве основного релейного элемента в быстродействующей аппаратуре защиты

людей от поражения электрическим током повышает уровень безопасиости эксилуатацпп защищаемой сети.

Формула изобретения

Устройство для определения поврежденной фазы ио авт. св. № 335763, отличающеес я тем, что, с целью ИОР.ЫИЮНИЯ чувствительi;ocTii и быстродействия, в него введены допол; ителы ые пороговые элементы, включениые между фильтром наирялсения нулевой последовательности и соответствующими фазами контролируемой сети.

(н ,2