Устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1979 года по МПК H02H3/38 H02H3/16 

.3

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство содержащее фильтры напряжения и тока нулевой последовательности, канал преобразования напряжения, выполненный на последовательно соединенных фазосдвигающем звене с резонансным LC-фильтром параллельного типа и формирователе импульсов, содержащем диодный селектор, канал преобразования тока, выполненный на резонансном LC-фильтре последовательного типа, выходы которых подключены через фазосравнивающий логический блок, выполненный на транзисторах каналов преобразования тока и напряжени ; и резисторе в общей коллекторной цепи, к исполнительному органу, дополнительно введены в резонансный LC-фильтр канала преобразования напряжения последовательно с индуктивностью включенные встречНо-параллельно диоды, в формирователь импульсов канала преобразования напряжения дополнительно введено дифференцирующее звено, подключенное параллельно упомянутым диодам, а диодный селектор включен в эмиттерную цепь транзистора Канала преобразования напряжения фазрсравнивающего логического блока.

В предложенном устройстве с ростом амплитуды входного сигнала в канале напряжения длительность формируемых импульсов уменьшается, вследствие чего растет диапазон возможного смещения узкого имПульса в канале Ц) по отношению к широкому импульсу Б канале 1о .

При этом уменьшается вероятность отказов и ложных срабатываний защитного устройства, определяемая максимальной разностью между длительностями широкого и узкого импульсов (запас по фазовому углу), а также минимальной амплитудой импульсов, пропускаемых формирователем в канале Ц . Амплитудный селектор в канале напряжения позволяет надежно отстроиться от сигналов, появляюшихся на ёходе формирователя при значениях Ц , меньших минимального напряжения срабатывания.

Уменьшение длительности узкого импульса в канале напряжения позволяет также получить отключающий импульс с более крутым передним фронтом, что повыщает надежность срабатывания тиристорного исполнительного реле.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена электрическая схема устройства.

Устройство содержит канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из последовательно включенных резистора 1, фазосдвигаюнюго звена 2 с резонансным LC-контуром 3, 4 и встречно включенными диодами 5, 6 в выходной цепи; формирователя импульсов на дифференсшруюшем звене 7, 8 и диодном селекторе 9, 10, а также канал преобразования тока нулевой последовательности, содержанш-й по652640

следовательный колебательный LC-контур 11, 12, резистор 13 и диод 14.

Каналы преобразования U, и ;, объединены фазосравнивающим логическим блоком, 5 который выполнен на транзисторах 15, 16 и резисторе 17..

На выходе этого блока включен исполнительный орган, состоящий из транзистора 18, резистора 19 и тиристора ЯО,

Блок питания устройства состоит из выпрямительного моста 21, стабилитрона 22, емкости 23 и резистора 24.

При однофазном замыкании на землю на входы устройства поступают с фильтров тока и напряжения нулевой последователь5 ности сигналы, пропорциональные 1,, и Ц . В канале Uo фазосдвигающее звено, образованное конденсатором и параллельным колебательным LC-контуром 3, 4 изменяет фазу входного сигнала основной частоты на угол, близкий к 90°, одновременно фильтруя составляющие непромышленной частоты.

При этом ток, протекающий в индуктивной ветви 4 LC-контура, создает на нелинейном диодном элементе 5, 6 выходное переменное наГ1ряжение прямоугольной формь с одинаковой длительностью отрицательных и положительных импульсов, равной полупериоду промышленной частоты.

Дифференцирующее звено 7, 8 формирует при переходе этого напряжения через 0 нуль узкие импульсы длительностью, значительно меньшей, чем полупериод промышленной частоты.

При этом, чем больше амплитуда входного напряжения, тем круче фронт прямоугольных импульсов, получаемых на диодном элементе 5, 6 и тем уже импульс на выходе формирователя и больше его амплитуда.

Отключающий импульс на выходе фазосравнивающего .,1огического 25 повто.ряет изменение формы узкого импульса в

канале напряжения, т.е. его длительность

также уменьщается с ростом амнлитуды

входного сигнала U , а крутизна переднеIu фронта растет, что повыщает надежность

срабатывания тиристора 20.

Однако при значениях напряжения Uo , меньщих порога чувствительности устройства, (например, при несимметрии в сети), на выходе дифференцирующего звена будут появляться малые по амплитуде и «размытые по длительности импульсы, которые могут вь звать ложные срабатывания устройства. Поэтому для обеспечения надежного срабатывания устройства в формирователь импульсов дополнительно к дифференцирующему звену введен диодный селектор 9, 10, осуществляющий ограничение узких импульсов по амплитуде снизу. Часть напряжения, поступающего со стабилитрона 22 на делительную цепочку 9, 10, падает на диоде 9, включенном в прямом направлении в эмиттерногбазовую цепь транзистора 15, запирая базово-эмиттерный переход транзистора при сигналах (ниже порога ч вствительности), что препятствует прохож:-, импульсов из Канала напряжения на выход фазосравнивающего блока 25. В канале тока сигнал о , отфильтрованный LC-контуром 11, 12 от составляющих непромышленной чг стоты, поступает на транзистор 16 и в положительный полупериод переводит его в проп-чдящее состояние. Диод 14 служит для защит.ы транз.истора 16 и в отрицательный полупериод обеспечивает работу резонансного контура 11, 12. Работа фазосравнивающего логического блока заключается в следующем. Импульс, сформированный в канале Ц в момент прохождения через нуль напряжения, снимаемого с диодной 5, 6, подается через резистор 17 в коллекторную цепь транзистора 16, выполняющего роль ключа. Если при этом транзистор 16 находится в проводящем состоянии, что соответствует положительному полупериоду сигнала в канале До , то импульс, поступающий из канала DO , закорачивается на землю. Сигнал отключения не вырабатывается, что соответствует работе ,устройства на неповрежденном присоединении. Пр« работе на поврежденном присоединении появление импульса в канале Ц совпадает с непроводящим состоянием транзистора 16 (отрицательный полупериод сигнала 1о ), и импульс, выработанный каналом преобразования Uo , поступает на базу транзистора 18, формирующего сигнал отключения для отпирания тиристора 20, включенного в цепь отключающей катущки 26 коммутационного аппарата. Предлагаемое изобретение может быть использовано для защиты от замыканий на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью. Высокая надежностьсрабатывания, обусловленная отличительными признаками устройства, повысит электробезопасность на карьерах горнорудной промыщленности и позволит сэкономить значительную сумму за счет уменьщения вынужденных простоев электрооборудования, имеющих место при ложных срабатываниях защиты.. . Формула изобретения Устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтры напряжения и тока нулевой последовательности, выходы которых подключены соответственно к каналу преобразования напряжения, выполненному на последовательно соединенных фазосдви{;ающем звене с резонансным LC-фильтром параллельного типа на .выходе и формирователе импульсов, содержащем диодный селектор, и к каналу преобразования тока, выполненному на резонансном LC-фильтре последовательного типа, выходы которых подключены к исполнительному органу через фазосравнивающий логический блок, выполненный на транзисторах каналов преобразованиятока и напряжения с резистором в общей коллекторной цепи, отличающееся тем, что, с целью повыщен1.я надежности срабатывания устройства путем амплитудной селекции и уменьщения длительности отключающего импульса, в резонансный LC-фильтр канала преобразования напряжения последовательно с индуктивностью введены включенные встречно-параллельно диоды, а в формирователь импульсов канала преобразования напряжения дополнительно введено дифференцирующее звено, подключенное параллельно упомянутым диодам, а диодный селектор включен в эмиттерную цепь транзистора канала преобразования напряжения фазосравнивающего логического блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 172838, кл. Н 02 Н 3/16, 1963. 2.Авторское свидетельство СССР № 541232, кл. Н 02 Н 3/16, 1973.

23 И

° гго °