это понижает надежность с точки зрения введения временных ограничений на действие защиты.
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности защиты путем различения пускового режима и режима короткого замыкания в условиях наличия однофазного или однополюсного замыкания на землю.
Указанная цель достигается тем, что в способе защиты электрической сети от тока короткого замыкания, при котором измеряют параметр тока в сети, сравнивают измеренный параметр с эталоннойвеличиной и формируют отключающий сигнал в случае превышения измеренным-параметром эталонной величины, дополнительно непрерывно измеряют напряжение всех фаз или полюсов относительно земли, при наличии изменения этих напряжений во времени в каждой фазе или полюсе определяют направления этих изменений, сравнивают эти направления между собой и при несовпадении направлений изменения напряжений разных фаз или полюсов разрешают формирование отключающего сигнала .
Необходимость достижения цели обусловлена тем, что при наличии в сети однофазного или однополюсного замыкания на землю, которое по ряду соображений сразу устранить не представляется возможным или целесообразным, возрастание тока в сети (либо фидере) может быть вызвано как начинающимся режимом короткого замыкания (т.е. другая фаза или полюс начинают замыкаться на землю), так и пусковьзм током, вызванным подключением к сети двигателя, например, асинхронного.
В первом случае необходимо срочно отключить сеть (фидер)., а во втором случае эта необходимость отсутствует, так как сам факт однофазного или однополюсного замыкания на землю в сети переменного тока с изолированной нейтралью либо в двухпроводной сети постоянного тока еще не вызывает появления токов короткого замыкания.
Достижение поставленной цели обусловлено тем, что при начале в электрической сети с однофазным или однополюсным квазикоротким замыканием на землю режима короткого замыкания происходит перераспределение величин напряжения фаз или полюсов сети относительно земли, причем направления изменения величин напряжения на фазах или полюсах сети по отношению к земле относительно предварительно существовавших будут различны: величина напряжения на фазе или полюсе, находившимся под меньшим потенциалом, нач.нет возрастать, а величина,напряжения на фазе, или полюсе, находившимся под большим потенциалом, начнет уменьшаться.
в случае же появления пусковых токов направления изменения напряжения на разноименных фазах или полюсах сети будут иметь одно направление (оди знак производной), например уменьшатся на обеих фазах либо (при очень мощном источнике).останутся почти неизменными.
Один из вариантов функциональной схемы устройства защиты, реализующего предлагаемый способ, изображен на чертеже.
В целях более ясного понимания сути предложения изображена функциональная схема устройства защиты сете постоянного токаи однофазных сетей, хотя изображенные типы можно рассматривать и как две фазы трехфазной сет переменного тока с изолированной нейтралью.
Устройство содержит датчики напряжения 1 и 2, дифференцирующие блоки 3 и 4, пороговые элементы 5 и 6, логическую схему И-НЕ 7, две логические схемы И 8 и 9, переключатель 10, блок уставки тока или производной 11 датчик-тока или производной тока 12 и блок отключения 13. Блоки 11, 12 и 13, обведенные пунктиром, представляют собой условное изображение известных .устройств защиты, например максимально токовой, и изображены только с целью пояснения, что они выполняют свои функции во всех случаях (например, при междуфазном замыкании), кроме случая, когда уже имеет место предварительно определенное однофазное или однополюсное квазикороткое замыкание на землю.
Входы датчиков напряжения 1 и 2 подключены к разноименным фазам или полюсам и к земле, а выходы их через дифференцирующие блоки 3 и 4, последовательно с ними соединенные пороговые элементы 5 и 6 соответственно подсоединены к первому и второму входам логической схемы И-НЕ 7. Выход схемы И-НЕ 7 через логическую схему И 9 подключен к управляемому входу блока отключения 13. Одновременно выходы датчиков напряжения 1 и 2 подключены к соо.тветствующим входам логической схемы И 8, выход которой подсоединен к управляемому входу переключателя 10, потенциальный вход которого через блок уставки 11 соединен с выходом датчика тока или производной 12, а выход - к упомянутому входу блока отключения 13.
Работа происходит следующим образом.
При отсутствии в сети короткого замыкания фазы или полюса на землю работа происходит как обычно в макт симальной токовой защите: при превышении сигналом с выхода датчика 12 уровня, задаваемого уставкой 11, сигнал с выхода уставки (например, порогового устройства) 11 пройдет через переключатель 10 и поступит на управляемый вход блока отключения 13, вызывая отключение сети. В этом случае все происходит как в обычных устройствах защиты.
В случае же, если произошло короткое (квазикороткое) замыкание фазы или полюса сети на землю, т.е. если сопротивления изоляции RX или стали пренебрежимо малыми по сравнению с их величиной, обусловленной нормальной эксплуатацией сети (а по каким-либо причинам поиск и устранение этого замыкания не представляется возможным или целесообразным в данный момент), сигнал с выхода датчика 1 (или 2) исчезнет, что приведет к исчезновению сигнала с выхода логической схемы И S, Это приведет в свою очередь к переключению переключателя 10, который теперь подсоединит выход блока уставки 11 к входу блока отключения 13 не непосредственно(как было до этого), .а через логическую схему И 9. Однако сигнал с выхода блока уставки 11 пройдет через логическую схему И 9 на вхЬд блока отключения 13 только в том случае, если на второй ее вход поступит сигнал с выхода логической схемы И-НЕ 7.
Теперь рассмотрим, в каком же случае на выходе схемы И-НЕ 7 появится сигнал.
При включении двигателя в электрическую сеть и начале режима пускового тока происходит некоторая подсадка напряжения полюсов сети по отношению к земле, фиксируемая датчиками 1 и 2, однако в связи с тем, что это изменение напряжения происходит в одном направлении, то сигналы на выходе блоков 3 и 4 будут иметь один и тот же знак, пороговые элементы 5 и 6, рассчитанные на срабатывание от напряжения одного знака, сработают (или не сработают) одновременно, и на входы схемы И-НЕ 7 поступят (или не поступят) сигналы. На выходе схемы И-НЕ 7 сигнала не будет, и поэтому, если даже сигнал с датчика тока или производной тока 12 превысит уровень, задаваемый уставкой 11, то .на выходе схемы И 9 сигнала не будет и отключение сети не произойдет.
Если подсадки напряжения сети при пуске двигателей даже не происходит, то сшгоритм работы остается тем же.
В случае же начала режима короткого замыкания датчики 1 и 2 отметят изменение напряжения на фазах или полюсах, а на выходе блоков 3 и 4 появятся сигналы разных знаков. Это объясняется тем, что при перераспределении напряжения между полюсами относительно корпуса на том полюсе, сопротивление изоляции которого станет меньше,чем было до начала режима короткого замыкания, будет .происходить уменьшение напряжения относительно
корпуса, причем это уменьшение из-за| наличия емкости полюса относительно корпуса будет происходить конечно во времени. Напряжение же на другом полюсе сети по сравнению с существовавшим до этого будет возрастать.
Наличие на выходе блоков 3 и 4 сигналов разных знаков приведет к тому, что сработает только один из пороговых элементов 5 (или 6). В результате этого только на один из
0 входов схемы И-НЕ 7 поступит сигнал, что вызовет появление сигнала на ее выходе.
При поступлении с датчика тока или производной тока 12 через устав5ку 11 на вход схемы И 9 сигнала о превышении производной тока (или током) в сети Зсщанного уровня и при присутствии на другом входе схемы И 9 сигнала с выхода схемы И-НЕ 7,
0 несущего информацию о том, что это превышение вызвано уменьшением сопротивления изоляции полюса сети относительно корпуса, сигнал с выхода схемы И 9 через блок отключения 13 отключает сеть (или фидер).
5
В качестве примечания следует заметить, что при использовании предлагаемого способа в сетях переменного тока на выходах блоков 1 и 2 включены выпрямители (на чертеже не показаны,
0 чтобы не загружать изображение).
При использовании в части устройства защиты, реализующей известные способы, временной задержки, равной ориентировочному времени присутствия
5 в сети пусковых токов двигателей, реализуемой, например, в виде линии задержки 14, расположенной между одним из выходов переключателя 10 и управляющим входом блока отключения 13,
0 в устройство вводится линия Зсщержки 15, исключающая возможность возврата переключателя 10 в положение, характеризуемое отсутствием однофазного замыкания на землю, до прохода через этот переключатель 10 сигнала с выхо5да схемы И-НЕ 7 на отключение блока 13.
Эта линия задержки 15 включается между выходом схемы И 8 и-управляемым входом переключателя 10. Она вы0полняет страховочные функции на случай, если в режиме короткого замыкания (при имеющем месте предварительном замыкании на землю) напряжения на фазах или полюса1Х сети перерас5пределяются таким образом, что на входах схемы И 8 вновь появятся оба сигнс1ла, что поведет к появлению сигнала также и на выходе схемы И 8.
На быстродействие устройства защи0ты при отключении сети эта линия задержки 15 никакого влияния не оказывает (в связи с тем, что указанные линии задержки вводятся только в оговоренном выше случае, на чертоже они изобраокены пунктиром) .
5
Достоверность достижения указанно цели подтверждается как теоретически так и испытаниями на лабораторном макете.
Технико-экономический эффект достигается за счет повышения помехоустойчивости работы защиты, позволяющей быстро отличать режим пусковых токов от режима короткого замыкания и исключающей ложные отключения в наиболее критических ситуациях, когда исключена возможность немедленного поиска и устранения однофазного или однополюсного замыкания на землю.
В то же время обеспечивается более высокое быстродействие при необходимости отключения сети (фидера) из-за действительно наступившего режима короткого замыкания в ситуации уже имевшего место предварительного замыкания на землю -из-за отсутствия игры на временных соотношениях, обусловленных временем существования пусковых токов.
Одновременно выбор уровня уставки в режиме однофазного или однополюсного замыкания на землю не связан с величиной пускового тока, т.е. уровень уставки может быть сделан автоматически регулируемым и при наступлении режима однофазного замыкания на землю может быть автоматически понижен (на чертеже не показано), что обеспечит более быстрое отключение при действительно начавшемся режиме короткого замыкания.
Таким образом, за счет повышения помехоустойчивости возрастает надежность защиты, а также долговечность из-за сохранения моторесурса расцепителей (отсутствие ложных срабатываний) , уменьшается изучение помех в
окружающее пространство, а за счет повышения быстродействия повышается пожаробезопасность.
Формула изобретения
Способ защиты электрической сети от тока короткого замыкания, при котором измеряют параметр тока в сети, сравнивают измеренный параметр с эталонной величиной и формируют отключающий сигнал в случае превышения измеренным параметром эталонной величины, отличающийся тем что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности защиты путем различения пускового режима и режима короткого замыкания в ус-ловиях наличия однофазного или однополюсного замыкания на землю, дополнительно непрерывно измеряют напряжение всех фаз или полюсов относительно земли, при наличии изменения этих напряжений во времени в каждой фазе или полюсе определяют направления этих изменений, сравнивают эти направления между собой и при несовпадении направлений изменения напряжений разных фаз или полюсов разрешают формирование отключающего сигнала.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Комплект быстродействующей защиты полупроводниковой типа АБЗ-01 для выключателей АБЭ, ТУ 16, 536. 372-73.
2.Кузнецов Р.С. Аппараты распределительных устройств низкого напряжения. .М.-Л., Госэнергоиздат, 1962, с. 138-145.
