Устройство для контроля замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1980 года по МПК G01R31/02 H02H3/16 H02H3/38 

ности СДТИП), а выход - к входу фазосрав нивающего устройства.

По сравнению с предьвдущим устройством это устройство более помехоэащицено и селективно обн.аружйвает глухие и через переходные сопротивления йамыкания фазы на землю , благодаря чему в сетях 6 кВ оно наибо,лее распространено и воздействует, как правило, на отключение. Недостатком их однако являются отказы при перемежающихся дуговых замыканиях фазы на землю. Объясняется Это тем, что форма тока нулевой последовательнбстй при перемежающемся дуговом замыкании существенно отличается от формы тока при металлическом или через переходное сопротивление замукания фазы на землю - пучки высокочастотных импульсов, возникающих раз в полупериод рабочей частоты сети, в то время как напряжение нулевой последовательности в обоих случаях представляет собой низкочастотные импульсы частотой примерно |равной 50.Гц. В результате сравнения по фазе выссЗкрчастотных импульсов с низкочастотными фазосравнивакадие блоки, установленные во всех ответвлениях, вырабатывают случайный сигнал, соответствующий отсутствию повреждения либо наличию в неповрежденном ответвлении. В условиях взрывоопасчых помещений, к которым относятся выработки шахт и рудников, отказ за1цйты от замыканий-fl.v землю при перемежающемся дуговом замыкании недопустим, а неселективные действия наносят значительный экономический ущерб.

Целью настоящето изобретенной -является повышение селективности обнаружения перемежаквдегося дугового замыкания на землю.

Эта цель достигается за счет тогЬ, что известное устройство, содержац$ее датчики тока и напряжения нулевой последовательности, связанные с соответствующими входами фазосравнивающего блока, снабжено избирательным детектором, осуществляющим преобразование сигнала с изменяющейся амплитудой в однополярный импульс, совпадающий с полярностью первого импульса в упомянутом сигнале и подключенным своим входом к датчику ток& нулевой последовательности, а йвоим выходом связанный с первым вхошзм фазосравнивающего блока, а также тем, что оно снабжено двумя детекторами максимального сигнала,один из которых включен между выходом избирательного детектора и первым входом фазосравнивающего блока, а второй . - между датчиком напряжения нулевой- последовательности и вторым входом фазосравнивающего блока, при этом «избирательный детектор выполнен на двухполупериодном выпрямителе со

сглажив ающим конденсатором на выходе, к которому подключен мост с тиристорами и двух смежных плечах, в другие смежные плечи которого включены резисторы, причем управлякнцие электроды тиристоров зашунтированы встречно включенными диодами и подключены к первому гальванически развязанному выходу усилителя низкой частоты, соединенного своим входом с датчиком тока нулевой последовательности, а вход двухполупериодного выпрямителя подключен ко второму гальванически развязанному выходу усилителя низкой частоты, при этом каждый детектор максимального сигнала выполнен в виде двух параллельных цепочек, каждая из которых состоит из диода, включенного последовательно с конденсатором, зашунтированным резистором, при этом вход первого указанного детектора зашунтирован встречно-включенными диодами.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 приведена осциллограмма токов и напряжения нулевой последовательности; на фиг. 3 - электрическая схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока нулевой последовательности ДТНН, к которому подключены последовательно соединенные избирательный детектор 2 и первый детектор 3 максимального сигнала, выход которого подключен к первому входу фазосравнивающего блока 4 , ко второму входу которого чере второй детектор 5 максимального сигнала подключен датчик б напряжения нулевой последовательности (ДННП).

Электрическая схема устройства содержит усилитель 7 низкой частоты с двумя гальванически развязанными выходами 8 и 9, диоды 10, 11, избирательный детектор 2 содержит тиристоры 12, 13, резисторы 14, 15, двухпот лупериодный выпрямитель 16 и конденсатор 17, первый детектор максимального сигнала содержит диоды 18, 19, конденсаторы 20, 21, -резисторы 22, 23, второй детектор максимального сигнала содержит диоды 24, 25, конденсаторы 26, 27, резисторы 28, 29.

Устройство работает следующим образом . . .

При отсутствии повреждения,в сети на йыходе ДТНП-1 сигнал отсутствует, вследствие чего отсутствуют напряжения на выходах 8 и 9 и конденсаторе 17. Оба тиристора 12 и 13 закрыты, а между точками Ь и г напряжение отсутствует, так Как отсутствует напряжение и на ДННП-б, вследствие чего исполнительный орган 30 обесточен.

При возникновении перемежающегося дугового згиъ ыкания на землю ток нулевой последовательности (фиг.2) предбтавляет.разнополярный сигнал с изменяющейся амплитудой. Усиленный уси лителем 7 ток нулевой последовательности выпрямляется двухполупериодным вьтрямителем 16 и сглаженный конденсатором 17 прикладывается к тиристорам 7 и 8. Одновремеино первый полупериод усиленного тока нулевой последовательности через Диод 10 или 11 открывает один из тиристоров 12 или 13, в -результате чего между точками Q и г моста появляется напряж ение, которое существует до тех пор, пока второй полупериод обратной по.лярности не откроет другой тиристор. Выбором определенной величины емкости конденсатора 17 и сопротивления резисторов 14 и 15 добиваются того, что открывшийся первым тириСТор при изменении полярности усиленного тока не задирается, а остается открытым. Оба Тиристора остаются открытыми в течение всего остального промежутка времени существовании разнополярного сигнала. Затем, когда наступает пауза между указанными сигналами, конденсатор успевает разрядиться вследствие чего оба тиристора запираются. При появлении нового сигна-. ла тока нулевой последоват(8льности процесс повторяетря, а между токами г моста вновь появляется импульс полярность которого в поврежденном ответвлении совпадает с полярностью первого импульса в сигнале. Таким образом, после избирательного детектирования вместо разнополярного сигнала появляется один, полярность которого совпадает с полярностью первого импульса в сигнале,а частота следования импульсов совпадает с частотой следования сигналов. В блоке 4 сравниваются направления избирательно детектированных импульсов с более продолжите ль ньами полупериодами напряжения нулевой последовательности, частота которого остается близкой к 50 Гц, в результате чего на выходе блока 4 появляется или отсутствует результирующий сигнал в зависимости от того, имеется или отсутствует повреждение в защищаемом ответвлении, который и управляет исполнительным органом 30. благодаря такому построению схемы предлагаемое техническое решение с точки зрения селективности обнаружения перемежающихся дуговых за мье«аний на землю имеет явные преимущества, которые имеют место и при непосредственном соединении входа фазосравнивающего блока (ФСБ) 4 с точками 6 и. 1 моста, с одной стороны, и выхода ФСБ - 4 с ДННП, Но это имеет место до тех пор, пока в прямоугольных импульсах напряжения нулевой последовательности не появляются новые ступени (см. фиг. 2), одновременно с которыми появляются дополнителЬ|Ные импульсы тока нулевой последовательности, напряжение которых не связйно

748296

6

с местом повреждения кабеля. В результате блок 4 может выдавать ложную информацию. Чтобы исключить это предложенное устройство дополняют цепочками, выполненными на диоде 18 (19, 24, 25) и конденсаторе 20 (21, 26, и 27), зашунтированном резистором 22 (23/ 28, 29) и парой встречно соединенных диодов 31 и 32, подключенных к выходной диагонали моста.

Эти цепочки работают следующим об0разом.

При появлении импульса, открывающего первым тиристор 12, на резисторе 14 появляется напрягасение, которое на вход ФСБ попадает по цепи: резис5тор 15, диод 32, вход ФСБ, конденсатор 20, диод 18. Если же первым открывается тиристор 13, то напряжение, приложенное к резистору 15, попадает на вход ФСБ-4 по иной цепи: резистор

0 14, диод 31, вход ФСБ-4, конденсатор 21, диод 19. При замыкании тока по верхней либо нижней цепи конденсаторы 20 и 21 заряжаются. Процесс заряда длится до момента наступления мак5симума. Затем, когда напряжение между точками 6 и г относительно максимума начинает снижаться напряжение, до которого зарядился конденсатор, оказывается большим. Диод поэтому запирает0ся и на вход ФСБ-4 последующая часть сигнала, вырабатываемая избирательным детектором, не поступает - поступившей на вход ФСБ-4 оказывается лишь предшествуимдая запиранию диода часть сигнала. Через примерно 10 мс про5цесс повторяется, но уже в противоположной цепи. Разрядное сопротивление резистора 22 (23, 28, 29) выбрано таким, чтобы конденсатор примерно через 10 мс успел разрядиться. Поэто0му при появлении на диагонали 6-2 моста нового импульса на вход ФСБ-4 проходит новый преобразовательный импульс . Аналогичные процессы происходят и в цепи, соединяющей ДННП 6 с

5 выходом ФСБ-4 - в цепях диодов 24 и 25.

Следовательно Детектор, собранный на последовательно соединенных дио0дах и конденсаторе, зашунтированном резистором, укорачивает импульсы, поступающие на ФСБ-4, благодаря чему при снижении импульса относительно максимума или появлении отрицатель5ной ступеньки в импульсах напряжения нулевой последовательности сравнения направлений не происходит.

Таким образом, изобретение обладает важным преимуществом, а именно, позволяет значительно повысить селективность обнаружения перемежающихся дуговых замыканий на землю и тем самым снизить простои эЛектрооборудо5 вания и повысить электробезопасность.

Формула изобретения

1.Устройство для контроля замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее датчики тока

и напряжения нулевой последовательности, связанные с соответствукяцими входами фазосравнивающего блока,отличающееся тем, что, с ;целью повышения селективности обнаружеиия перемежающегося дугового замыкания, оно снабжено избирательным , осуществляющим преобразование каждого разнополярного сигнала с изменякадейся амплитудой в однополярный импульс, совпадающий с полярностью первого импульса в упомянутом сигнале и подключенным своим входом к датчику тока нулевой последовательности, а выходом связан с первым входом фазосравнивающего блока.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что оно снабженодвумя детекторами Максима:льногр сигнала, один из которых включен между выходом избирательного детектора и входом фазосравнивающего блока, а второй - между датчиком напряжения нулевой последовательности и вторым входом фазосравнивающего блока..

3.Устройство по п. 1, о т л и % а ю щ е е с я тем, что избира748296

8

тельный детектор выполнен на двухполупериодном выпрямителе со сглаживающим конденсатором на выходе, к которому подключен, мост, с тиристорами в двух смежных плечах, в другие смежные плечи которого включены резисторы, при этом управляющие электроды тиристоров зашунтированы встречно-включенныгли диодами и подключенные к первому гальванически развязанному выходу усилителя низкой частоты соединенного своим входом с датчиком тока нулевой последовательности, а вход двухполупериодного выпрямителя подключен ко второму гальванически развязанному выходу усилителя низкой частоты.

4. Устройство поп. 2, отличающееся тем, что каждый детектор максимального сигнала выполне в виде двух параллельных цепочек, каждая .из которых состоит из диода, включенного последовательно с конденсатором, зашунтированным резистором, при этом вход перйого.указанного детектора зашунтирован встречно включенными диодами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 213150, кл. Н 02 Н 3/16, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР 172898, кл. Н 02 Н 3/16, 1963.

Фи. i

0

2s г

ч1т