Устройство для компенсации тока замыкания на землю в шахтных сетях Советский патент 1982 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к компенсации токов замыкания на землю в шахтных сетях. Известно устройство для защиты сетей от утечек и замыканий на землю содержащее блок частотного фильтра, блок преобразования синусоидального токового сигнала промышленной частоты в импульсы той же частоты, блок преобразования трехфазных напряжений в короткие импульсы, следующие через 120°, блок преобразования напряжения нулевой последовательности в импульсы с частотой следования 50 Гц, блок выбора импульсов, блок оценки положения во времени импульсов тока нулевой последовательности и одного из напряжений (фазных или нулевой последовательности), блок разложения линейного напряжения на три составляющих напряжения l . Недостатками этого устройства являются сложность схемы, нечувствител МОСТь к симметричному снижению изоляции во всех трех фазах сети, когда токи нулевой последовательности ниже порога чувствительности защиты, для профилактического отключения сети в этих случаях требуется специальная защита. Кроме того, это устройство не позволяет осуществлять компенсацию замыкания на землю. Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее трансформатор напряжения, подключенный низковольтными обмотками к блоку выбора поврежденной фазы и двумя блокирующими элементами. Выход блока выбора напряжений соединен с входом фильтра, а выход фильтра - с первым входом фазочувствительного усилителя. Ко второму его входу подключен выход блокирующего элемента. Выход фазо- чувствительного усилителя подключен ко входу запоминающего устройства через выход блокирующего элемента.

Выход запоминающего устройства связан с исполнительным элементом 2.

Недостатками этого устройства являются неспособность его обеспечить защиту людей при возникновении утечки и низкая точность компенсации, так как фазочувствительная система имеет в условиях шахтных сетей высокую погрешность.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для компенсации тока замыкания на землю в шахтных сетях, содержащее дугогасящую катушку и трансформатор напряжения, подключенные к сети, фазочувствительный усилитель, реле максимального напряжения, вход которого подключен к трансформатору напряжения, исполнительный элемент, выход которого подключен к дугогасящей катушке, и конденсатор, включенный между одной из фаз сети и землей, введены реле минимального напряжения, экстремальный детектор и блок отключения, причем входы реле минимального напряжения, экстремального детектора и один из двух входов фазочувствительного усилителя подключены к трансформатору напряжения, а второй вход фазрмувствительного усилителя подключен к фазе трансформатора, на которую включен конденсатор, а выходы фазочувствительного усилителя, реле минимального напряжения, реле максимального напряжения и один из двух выходов экстремального детектора подключены к блоку отключения, а второй выход экстремального детектора подключен ко входу исполнительного элемента.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства комплексной компенсации токов замыкания на землю.

К трехфазной сети 1 подключен трансформатор напряжения 2, между нулевой точкой сети и землей включена дугогасящая катушка 3- Один из двух входов фазочувстаительного усилителя k подключен к трансформатору напряжения на напряжение одной из фаз сети, между которой и землей включен конденсатор 5- Другой вход фазочувствительного усилителя , а также входы реле максимального напряжения 6, реле минимального напряжения 7, экстремального детектора 8 подключены к трансформатору напряжения 2 на напряжение смещения нейтрали. Виходы фазочувствительного усилителя , реле максимального напряжения 6, минимального напряжения 7 и

один из двух выходов экстремального детектора 8 подключены на соответствующие входы блока отключения 9- А другой выход экстремального детектора 8 подключен ко входу исполнительного элемента 10, вь1ход которого в свою очередь соединен с дугогасящей катушкой 3Устройство работает следующим образом.

В сеть вводится искусственная емкостная несимметрия путем соединения одной фазы сети 1 с землей через конденсатор 5 небольшой емкости С, что создает определенное фиксированное напряжение смещения нейтрали, которое при условии симметричной изоляции сети равно:

JV

30

()

где фазное напряжение;

активная проводимость фазы

g относительно земли; с емкостная проводимость фазы относительно земли; ц- активная проводимость дугогасящей катушки; Ь( - индуктивная проводимость

дугогасящей катушки. Экстремальным детектором 8 можно получить высокую точность настройки дугогасящей катушки 3 через исполнительный элемент 10 в резонанс с емкостью в нормальном режиме не хуже Ь Зси C-vvAJ ДС- Ъ . При точности настройки дугогасящей катушки 3 равной biO,25iVn и задавшись емкостной несимметрией сети, равной при условии , получае максимальное значение Ojj-, , равное

t dCUcj

0.

У .

3(3 макс

Если сопротивление изоляции симметрично снижается, то с ростом величны Зд напряжение уменьшается и стновится равным

t,

30

Реле минимального 7 и максимального напряжения 6 подключены к трансформатору напряжения 2 на напряжени смещения нейтрали. При достижении минимальной установки, равной , UjQy реле мини мaлJHoгo напряжения 7, или максимал ной установки, равной Ujp 1 ,4U jpi реле максимального напряжения 6, ук занные реле срабатывают и сигнал с этих реле напряжений подается непос редственно на блок отключения 9 и сеть 1 отключается. Напряжение нейтрали может уменьшаться не только в результате сниже ния изоляции сети, но и в результате расстройки дугогасящей катушки 3, например, после отключения или включения небольшого участка сети. В этом случае на выходе экстремального детектора 8 появляется сигнал рас стройки дугогасящей катушки 3, который используется как сигнал запрета на срабатывание блока отключения 9Только после восстановления резонанс ной настройки дугогасящей катушки 3 сигнал запрета снимается. С появлением однофазной утечки фаза напряжения нейтрали отличается от фазыОзсм при резонансной наст ро ке.В какой бы фазе не появилась активная утечка результирующее смещение нейтрали при появлении в фазе А ги ( 30- или при появлении с в фазе В ,... в фазе С ИЛИ при появлении Г/ 1 . при резонансной настройке значительно отклоняется от направления резонанс ного вектора OjQ в симметричной сети В таких случаях на выходе фазочувствительного усилителя появляется сигнал, вызывающий срабатывание блока отключения 9- В качестве опорного напряжения на фазочувствительный уси литель k подается фазное напряжение Одо той фазы сети (относительно нуле вой точки), в которой включается несимметрирующая емкость ДС 5- Напря7жение идо подается на фазочувствитальный усилитель k. Тогда на выходе фазочувствительного усилителя k появляются сигналы U(pjj Ujjj- .CoS , где Ч - угол между вектором Ojg и опорным напряжением . Следует отметить, что такой сигнал появляется и при расстройках дугогасящей катушки 3. но 8 этих случаях как указывалось выше, сигнал запрета не позволяет сработать реле утечки блока отключения 9. А исполнительный элемент 10 дугогасящей катушки 3 восстанавливает резонансную настройку дугогасящей катушки. Таким образом, применение изобретения расширяет функциональные возможности устройства компенсации токов замыкания на землю за счет введения экстремального детектора, реле минимального напряжения, реле утечки конденсатора и новых связей между ними. Эти новые элементы позволяют осуществлять не только компенсацию токов замыкания на землю, но и защи ту от утечек, что особенно важно для шахтных электросетей. Кроме того, применение экстремального детектора повышает точность компенсации. Применение устройства комплексной компенсации токов замыкания на землю в шахтных электросетях и в общепромышленных сетях позволяет существенно повысить надежность и безопасность эксплуатации шахтных сетей, а также значительно сократить простой и от перерыва электроснабжения соответственно уменьшает время востановления сети после отключения. Формула изобретения Устройство для компенсации тока замыкания на землю в шахтных сетях, содержащее подключенные к сети дугогасящую катушку и трансформатор напряжения, фазочувствительный усилитель, реле максимального напряжения, вход которого подключен к трансформа тору напряжения, исполнительный элемент, выход которого подключен к дугогасящей катушке, и конденсатор, включенный между одной из фаз сети и землей, отличающееся тем, что, с целью расширений функциональных возможностей, в него- введены реле минимального напряжения, экстрег мальный детектор и блок отключения,

причем входы реле минимального напря жения, экстремального детектора и один из двух входов фазочувствитального усилителя подключены к трансфор матору напряжения, а второй вход фазомувствительного усилителя подключен к фазе трансформатора, на которую включен конденсатор, а выходы фазочувствительного усилителя, реле минимального напряжения, реле максимального напряжения и один из двух выходов экстремального детектора

05937 . 8

подключены к блоку отключения, а второй выход экстремального детектора подключен к входу исполнительного элемента.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 32630, кл. Н 02 Н 3/16, 1Э7А. 10 2. Авторское свидетельство СССР tf , кл. Н 02 Н 3/12, 1977 (прототип).