(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
1
Изобретение относится к электротехнике в частности к области защиты электрических сетей и предназначено для работы в сетях с изолированной нейтралью. Оно реагирует на направление мощности нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю, а также на величину тока при двойных замыканиях на землю.
Известно устройство типа РЗН-3, которое выполняется с применением герконов 1
Однако оно имеет ограниченную чувствительность, реагируя на токи однофазного замыкания на землю 0,25 А и выше. Наличие подвижных контактов (герконов) может приводить к ложной работе при сотрясениях например при проведении взрывных работ на горнодобывающих предприятиях. Кроме того, надежность герконов не выше, чем бесконтактных элементов: транзисторов, микросхем.
Известно также устройство типа ЗЗП-1 содержащее последовательно соединенные согласующее устройство, схему задания ус тановки, усилитель переменного тока, фазочувствительный усилитель, которь1Й питается от автотрансформатора, подключенного на напряжение нулевой последовательности сети UQ. К выходу фазочувствительного усилителя подключен исполнительный орган. Устройство выполнено с применением транзисторов 2.
Однако защита ЗЗП-1 (ЗЗП-1 м) лож но срабатывает при наличии высших гар МОНИК в токе однофазного замыкания ча землю, а также при увеличении сопротивления в месте замыкания. Перечисленные устройства не предназначены для отключения двойных замыканий на землю, при которых
O максимальная токовая защита не всегда срабатывает.
Наиболее близким по технической сути vK предлагаемому является устройство, содержащее блок защиты от однофазных замыканий на землю и блок защиты от двойных замыканий на землю, причем первый блок имеет канал преобразования тока нулевой последовательности, выполненный в виде последовательно соединенных фазовращателя, фильтра, блока задания уставки по току, усилителя переменного сигнала, формирователя прямоугольных импульсов, канал преобразования напряжения нулевой последовательности, выполненный в виде формирователя прямоугольных импульсов. а также ключи и последовательно соединенные фильтр постоянной составляющей, пороговый элемент, ключ и исполнительный орган, второй блок, содержащий последовательно соединенные преобразователь переменного сигнала в постоянный, блок задания уставки, и . Недостатки устройства - отсутствие задания уставки по уровню напряжения нулевой последовательности, что усложняет наладку устройства, а также сложность настройки фазовращателя, работающего при большом уровне высших гармоник. Цель изобретения - повышение селективности и надежности функционирования защиты от замыкания ла землю в сети с изолированной нейтралью. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее канал преобразования тока нулевой последовательности, подключенный к трансформатору тока нулевой последовательности и выполненный в виде последовательно соединенных блока задания уставки по току, усилителя основной частоты и формирователя прямоугольг ных сигналов, выход которого подключен к первому входу фазочувствительного блока, второй вход фазочувствительного блока соединен с выходом формирователя прямоугольных сигналов, связанного с трансформатором напряжения нулевой последовательности канала преобразования напряжения нулевой последовательности, а выход через блок сравнения и фильтрации и первый вход элемента ИЛИ соединен с исполнительным органом, второй вход элемента ИЛИ через блок, реагирующий на двойные замыкания на землю, соединен с трансформатором гока нулевой последовательности, введен орган блокировки по напряжению нулевой последовательности, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямителя, подключенного к трансформатору напряжения нулевой последовательности, блока задания уставки по напряжению нулевой последовательности и преобразователя, выход которого подключен к вновь введенному третьему (блокировочному) входу фазочувствительного блока, а фазосдвигающий блок подключен между трансформатором напряжения нулевой последовательности и формирователем прямоугольных сигналов канала преобразования напряжения нулевой последовательности. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства защиты; на фиг. 2 - схема фазочувствительного блока. К трансформатору тока нулевой последовательности подключены последовательно соединенные блок 2 задания уставки по току однофазного замыкания на землю, усилитель 3 основной частоты и формирователь 4 прямоугольных сигналов, из усиленного переменного сигнала формирующей прямоугольные импульсы. К трансформатору 5 напряжения нулевой последовательности подключены последовательно соединенные фазовращающий блок 6, необходимый для плавного регулировапия фазы выходного сигнала относительно входного, и формирователь 7 прямоугольных сигналов. Выходы формирователей 4 и 7 прямоугольных сигналов подключены соответственно по входам А и В фазочувствительного блока 8, который формирует на выходе прямоугольные импульсы удвоенной частоты. Такое преобразование позволяет повысить быстродействие устройства, поскольку постоянные времени фильтрующих цепочек схемы могут быть уменьшены в 2 раза.. В устройстве имеется также орган блокировки по напряжению нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных выпрямителя 10 , блок 11 задания уставки по напряжению нулевой последовательности, преобразователя 12 выпрямленного сигнала в логический. Выход органа 9 блокировки подключен к блокирующему входу С фазочувствительного бло g к выходу D фазочувствительного блока подключены последовательно соединенные блок 13 сравнения и фильтрации, элемент ИЛИ 14 и исполнительный орган 15. Блок 13 сравнения и фильтрации определяет зону срабатывания устройства по углу при однофазных замыканиях на землю и обеспечивает возможность плавной регулировки его угловой характеристики. Блок 16, реагирующий на двойные замыкания на землю, имеет последовательно соединенные ограничитель 16 сигнала, выпрямитель 18, суммирующий усилитель 19, а также блок 20 задания уставки По току двойного замыкания на землю. Ьход блока 16 подключен к трансформатору 1 тока нулевой последовательности, а выход - к второму входу элемента ИЛИ 14 выходной части устройства. Суммирующий усилитель 19 осуществляет алгебраическое сложение среднего значения напряжений, поступающих от выпрямителя 18 и блока 20 задания уставки, выполняя функции сравнения и фильтрации. С помощью блока 20 задания уставки устанавливается требуемая величина тока срабатывания устройства при двойных замыканиях на землю. Фазочувствительный блок 8 может быть выполнен, например, по схеме на фиг. 2Он содержит два инвертора 21, 22, три элемента и 23, 24, 25 и элемент ИЛИ 26. Один вход элемента ИЛИ 26 связан с формирователями прямоугольных сигналов 4 и 7 через первый элемент И 23, второй вход элемента ИЛИ 26 связан с теми же формирователями через инверторы 21, 2Я и второй элемент И 24. &ыход элемента или 26 соединен с третьим элементом И, второй вход которого подключен к органу блокировки. Напряжение на выходе фазочувствительного блока может появляеться лишь при наличии разрешающего сцгнала на входе С от органа 9 блокировки по напряжению нулевой последовательности.
В нормальном режиме работы сети, в схему устройства защиты поступает сигнал от трансформатора тока нулевой последовательности обусловленный током небаланса. Однако сигнал, поступающий с трансформатора 5 напряжения нулевой последовательности на орган 9 блокировки по напряжению нулевой последовательности мал (меньше напряжения уставки) и поэтому последний дает запрет на работу устройства.
При возникновении однофазного замыкания на землю сигнал с трансформатора 1 тока нулевой последовательности через блоки 2, 3, 4 поступают на вход А фазочувствительного блока 8. На вход В блока 8 приходит сигнал с трансформатора 5 напряжения нулевой последовательности, преобразованный с помощью элементов 6 и 7 в прямоугольные импульсы.
Если однофазное замыкание на землю произощло на защищаемом присоединении, то вследствие сдвига по фазе примерно на 180 эл град, входных сигналов на входах А и В при наличии разрешающего сигнала на входе С от органа блокировки 9 на выходе фазочувствительнбго блока 8 появятся импульсы удвоенной частоты. Их среднее значение (постоянная составляющая) сравнивается блоком 13 с сигналом уставки. Выходной сигнал блока 13 через элемент ИЛИ 14 воздействует на исполнительный орган 15 и обеспечивает отключение поврежденного присоединения.
Если же однофазное замыкание на землю произошло на другом присоединении, то сигналы на входах А и b блока 8 будут иметь сдвиг по фазе, примерно равный нулю, в результате чего среднее значение напряжения на вь1ходе фазочувствительного блока 8 окажется меньше уставки, поэтому неповрежденное присоединение отключаться защитой не будет.
При возникновении двойного замыкания на землю сигнал с трансформатора 1 тока нулевой последовательности, преобразованный блоками 17, 18, поступает на суммирующий усилитель 19 и сравнивается с уставкой. Когда сигнал превысит уставку, то через элемент ИЛИ, 14 поступит команда на
исполнительный орган 15, который отключит поврежденное присоединение.
Предлагаемое устройство защиты позволяет сократить количество ложных отключений, что обеспечивает положительный экономический эффект.
Формула изобретения
Устройство для защиты от замыкания
O на в сети с изолированной нейтралью, содержащее канал преобразования тока нулевой последовательности, подключенный к трансформатору тока нулевой последовательности и выполненный в виде последовательно соединенных блока задания уставки
5 по току, усилителя основной частоты и формирователя прямоугольных сигналов, выход которого подключен к первому входу фазочувствительного блока, второй вход фазочувствительного блока соединен с вы ходом формирователя прямоугольных сигналов, связанного с трансформатором напряжения нулевой последовательности, канала преобразователя напряжения нулевой последовательности, а выход - через блок сравнения и фильтрации и первый вход
5 элемента ИЛИ соединен с исполнительным органом, второй вход элемента ИЛИ, через блок, реагирующий на двойные замыкалия на землю, соединен с трансформатором тока нулевой последовательности, отличающееся тем, что, с целью повыщения селективности и надежности функционирования, в него введен орган блокировки по напряжению нулевой последовательности, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямителя, подключенного к трансформатору напряжения нулевой последовательности, блока задания уставки по напряжению нулевой последовательности и преобразователя, выход которого подключен к вновь введенному третьему входу фазочувствительного блока, а фазосдвигающий блок
0 подключен между трансформатором напряжения нулевой последовательности и формирователем прямоугольных сигналов канала преобразования нулевой последовательности.
5Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР
№ 425259, Н 02 Н 3/16, 1972.
2 Авторское свидетельство СССР
№ 172898, Н 2 Н 3/16; 1962.
№ 690585, Н 02 Н 3/16, 1977.
ю
