3 трической сети с изолированной или компенсированной нейтралью от однофазного (однополюсного) замыкания на землю, содержащее пороговый элемент, блок выделения максимального сигнале и по числу контролируемых фидеров датчики оперативного тока, выключатели фидеров и элементы И, к первым входам которых подключен выход порогового элемента, дополнительно введены источник оперативного напряжения, датчик полного опе ративного тока, развязывающий элемент, блок коррекции (разности,вычитания) и по числу контролируемых фидеров датчики-преобразователи нал чия тока, запоминающие элементы и переключатели, причем один вывод ис точника оперативного напряжения подсоединен к земле, а другой через последовательно соединенные датчик полного оперативного тока и развязывающий элемент подсоединен к фазе полюсу) защищаемой сети, выход датчика полного оперативного тока через блок коррекции подключен ко входу порогового элемента, вторые входы элементов И соединены с выходами датчиков-преобразователей нали чия тока, выходы элементов И через запоминающие элементы подсоед нены к управляемым входам выключателей фидеров и управляемым входом переключателей, информационные входы ко торых соединены с выходами датчиков оперативного тока, а первые выходы переключателей через датчики-преобразователи наличия тока соединены с соответствующими входами блока выде ления максимального сигнала, вторые выходы переключателей соединены с соответствующими входами блока коррекции. На чертеже изображена функционал ная схема устройства.. Устройство содержит источник 1 оперативного напряжения, датчик 2 полного оперативного тока, развязывающий элемент 3, блок i .коррекции (разности), пороговый элемент (уставка) 5, логические элементы И 6 по числу контролируемых фидеров, датчики-преобразователи 7 наличия тока, блок 8 выделения максимальног сигнала, выполненный, например, в виде логического элемента ИЛИ с кол чеством входов по числу контролируе мых фидеров, датчики 9 оперативного тока, выполненные дня сетей перемен 4 ного тока, например, в виде трансформаторов тока нулевой последовательности в режиме трансреакторов, на выходе которых находится фильтр выделения оперативного сигнала, резистор 10, запоминающие элементы 11 (по числу контролируемых фидеров), переключатели 12 (по числу контролируемых фидеров), причем один вывод источника 1 оперативного напряжения подсоединен к земле (корпусу), а другой через последовательно соединенные датчик 2 полного оперативного тока и развязывающий элемент. 3 подсоединен к фазе (или полюсу) защищаемой сети. Выход датчика 2 полного оперативного тока через последовательно соединенные блок 4 коррекции (разности) и пороговый элемент 5 соединен с первыми входами логических элементов И 6 (6-1, 6-2,..., 6-п), вторые входы которых соединены с выходами датчиков-преобразователей 7 наличия тока (7-1, 7-2,...,7-п), выходы логических элементов И 6 через запоминающие элементы 11 (11-1, 11-2,...11-п) подключены к управляющим входам выключателей фидеров (элементов сети). Выходы блока 8 выделения максимального сигнала (например, элемента ИЛИ) через последовательно включенные датчики-преобразователи 7 наличия Тока и размыкающие контакты переключателей 12 (12-1, 12-2,..., 12-п) подсоединены с выходами датчиков 3 оперативного тока (при необходимости через согласующие каскады (не показаны), чтобы не затруднять восприятие). Выходы запоминающих элементов 11 соединены с управляемыми входами переключателей 12, а выходы датчиков 9 тока через замыкающие контакты переключателей 12 подключены ко входам блока коррекции (разности). При выполнении блока 8 выделения максимального сигнала в виде элемента ИЛИ его выход соединен через резистор 10 с землей (корпусом). Устройство работает следующим образом. От источника 1 оперативного напряжения подают в защищаемую сеть оперативный ток, полная величина которого измеряется датчиком 2 тока, сигнал с выхода которого через блок i коррекции (разности) поступает на вход порогового элемента 5. В начальныи момент до определения первого поврежденного фидера сигналы коррекции на блок 4 коррекции через переключатели 12 не поступают, т.е. вычитаемые равны нулю, и сигнал с выхода датчика 2 полного оперативного тока проходит через блок k коррекции (разности) без изменения поэтому пропорционален общему току утечки всей сети (со всеми фидерами)
Напряжение на выходах датчиков S оперативного тока, пропорциональное составляющим оперативного тока в фидерах, через (согласующие каскады при необходимости) размыкающие ко.нтакты переключателей 12 и датчикипреобразователи 7 наличия тока поступает на соответствующие входы блока 8 выделения максимального сигна-. ла, например входы логического элемента ИЛИ,
Так как оперативное напряжение прикладывается к защищаемой сети по отношению к земле (корпусу), то полный оперативный ток и его составляющие характеризуют величины полного (эквивалентного) сопротивления изоляции всей сети и отдельных фидеров соответственно, а следовательно, и величины соответствующих токов утечек ,(при известном рабочем напряжении сети) .
При выполнении блока 8 выделения максимального сигнала в виде элемента ИЛИ ток в каждый данный момент времени протекает только через тот диод логического элемента ИЛИ, который подсоединен ко входу, на который поступает максимальное в данный момент времени напряжение с датчи.ков 5 оперативного тока. Остальные диоды элемента ИЛИ в этот момент заперты максимальным из существующих на выходах датчиков 5 оперативного тока Напряжений.
Сигнал с выхода датчика-преоб разователя 7 наличия тока, например |с датчика , находящегося в цепи юткрытого диода, поступает на вто1рой вход соответствующего логического элемента И 6, например элемента 6-3. Однако на выход этого логического эгзмента И 6-3-сигнал проходит только в том случае, если на первые входы всех элементов И 6 поступает сигнал с выхода порогового элемента 5 несущий информацию о том, что поступивший на его вход сигнал с выхода датчика 2 полного
оперативного тока, прошедший через блок k коррекции (разности) , превышает его tj.opor срабатывания, т.е. величина тока утечки всей сети превышает допустимый уровень.
В этом случае сигнал с выхода элемента И 6-3 через запоминающий элемент 11-3 поступает на управляемый вход соответствующего выключателя в качестве сигнала (команды) на отключение фидера.
Одновременно с Поступлением сигнала на отключение фидера этот же сигнал поступает на управляемый вход
переключателя 12-3, вызывая размыкание размыкающего контакта и замыкание замыкающего. Благодаря этому несмотря на то, что фидер еще не отключен (только находится в процессе
) , информация о величине составляющей тока оперативного сигнала, протекающего через него, уже перестает поступать на сравнение (анализ), а влияние фактического
состояния фидера на общий оперативный сигнал исключается подачей сигнала, пропорционального протекающей через него составляющей тока оперативного сигнала, на блок k коррекции (разности) через замкнувшийся (замыкающийся) контакт переключателя 12-3.
Таким образом, несмотря на то, что в течение времени выключения поврежденного фидера величина сигнала, пропорционального полному оперативному току, поступающего на вход k блока коррекции (разности), характеризует величину тока утечки всей сети (с учетом поврежденного фидера), уже на выходе блока k коррекции (разности) величина сигнала после определения поврежденного фидера характеризует ток утечки защищаемой сети без поврежденного фидера. Такая коррекция дает возможность получать информацию о состоянии остальной сети без поврежденного фидера в тот отрезок времени, когда поврежденный фидер фактически еще подключен к сети.
В этот момент, когда происходит отключение фидера, ток, пропорциональный его току утечки, выполняющий в течение отрезка времени от получения сигнала на отключение фидера
до его фактического отключения роль сигнала коррекции, поступающего на блок Д коррекции (разности), обращается в нуль и, таким образом, коррекция за ненадобностью автоматически снимается.
Исключение необходимости коррекци после фактического, отключения фидера объясняется тем, что полный ток оперативного сигнала характеризует уже величину тока утечки (и сопротивления изоляции) сети без поврежденного фидера.
После выдачи сигнала на отключение поврежденного фидера (но еще до его фактического отключения) максимальное из оставшихся напряжений с выходов датчиков 9 оперативного тока приложено уже к какому-то другому входу блока 8 выделения максимального сигнала, в рассматриваемом примере элемента ИЛИ, например, 1. Это находит отражение в появлении сигнала на выходе уже другого датчикапреобразователя 7 наличия тока, например 7-1, подсоединенного к этом входу элемента ИЛИ. Сигнал с выхода датчика 7-J поступает уже на другой элемент И 6, например 6-1.
Если в этот момент .времени величина полного откорректированного ток превышает допустимое значение, то сигнал появляется на выходе элемента И 6-1 в качестве команды на отключение выключателя очередного по режденного фидера. Одновременно этот сигнал поступает на управляемый вход переключателя 12-1, вызывая размыкание его размыкающего контакта и замыкание замыкающего, что обеспечивает коррекцию информации о величине полного оперативного тока уже при исключении из сравнения (анализа) информации о величине составляющей тока оперативного сигнала, протекающей через второй поврежденный фидер в течение отрезка времени., при котором на отключение второго поврежденного фидера уже получен, а сам он фактически еще не отключен.
Далее процесс происходит аналогично. Если же после получения сигнала на отключение очередного фидера и проведения после этого коррекции полного оперативного тока сигнал на выходе блока 4 коррекции (разности) становится меньше порога срабатывани порогового элемента 5, то сигнал на отключение очередного фидера не проходит ни через один из элементов И 6. Это означает, что как полная величина тока утечки,так и токи утечки отдельных фидеров теперь не
выходят за допустимые пределы, в связи с нахождением в допустимых пределах величин соответствующих сопротивлений изоляции, и что в остальной части электрической сети однофазное замыкание на землю отсутствует.
Введение запоминающих элементов 11 обусловлено необходимостью запоминаний (фиксации) сигнала на отключение поврежденного фидера в условия прекращения подачи очередного максимального напряжения с выходов датчков 9 оперативного тока. После уатранения повреждений фидеров и подключения их к сети запомминающие элементы 11 возвращаются в исходное состояние (связи возврата в исходное состояние не показаны).
Эффект повышения быстродействия, защиты по сравнению с известным устройством обусловлен тем, что, если в известном устройстве поврежденност очередного фидера определяется тольк после отключения ранее обнаруженного поврежденного фидера, т.е. последовательно во времени, и поэтому времена отключений поврежденных фидеров суммируются, то в предлагаемом осуществляется практически параллельное отключение поврежденных фидеров, так как выделение очередных поврежденных фидеров продолжают, не ожидая фактического отключения уже обнаруженного поврежденного фидера. Время же фактического отключения поврежденного фидера намного превосходит в общем случае время анализа, поэтому практически фидеры отключаются одновременно (с небольшим смещением во времени).
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства вытекает из повышения быстродействия защиты, что повышает пожаро- и электробезопасность при эксплуатации электроустановок.
Формула изобретения
Устройство для защиты электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью от однофазного (однополюсного) замыкания на землю, содержащее пороговый элемент, блок выделения максимального сигнала и по числу контролируемых фидеров датчики оперативного тока, выключатели фидеров и элементы И,
к первым Б кодам которых подключен выход порогового элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты при наличии более одного однофазного замыкания в электрической сети, в него дополнительно введены источник оперативного напряжения, датчик полного оперативного тока, развязь1вающий элемент, блок коррекции и по числу контролируемых фидеров датчикипреобразователи наличия тока,запоминающие элементы и переключатели, причем один вывод источника оперативного напряжения подсоединен к земле, а другой через последовательно соединенные датчик полного оперативного тока и развязывающий элемент подсоединен к фазе (полюсу) защищаемой сети, выход датчика полного оперативного тока через блок коррекции подключен к входу порогового элемента, вторые входы элементов
Исоединены с выходами датчиков-преобразователей наличия тока, выходы элементовИ через запоминающие элементы подсоединены к управляемым входам вь1ключателей фидеров и управляемым входам переключателей, информационные входы которых соединены с выходами датчиков оперативного тока, а первые, выходы переключателей через
датчики-преобразователи наличия тока соединены с соответствующими входами блока выделения максимального сигнала, вторые выходы переключателей соединены с соответствующими входами
блока коррекции.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское, свидетельство СССР W , кл. Н 02 Н 3/16, 197.
2. Бухтояров В.О. Новые устройства для защиты .от замыканий на землю. Обзор ЦНИЭИУ. М., 1976, с. 9-11 (прототип).
