Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю Советский патент 1982 года по МПК H02H3/16 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для селективной фиксации единичных пробоев изоляции, дуговых и металлических замыканий фазы на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

По основному авт.св. К° известно устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю, содержащее основные пороговые элементы тока и напряжения, первые входы которых подключены к датчикам тока и напряжения соответственно, а первые выходы через основной логический элемент И - к исполнительному органу..

Кроме того, устройство содержит пороговые элементы тока и напряжения, дополнительный логический элемент И и блок возврата, причем дополнительные пороговые элементы тока и напряжения по отношению к основным выполнены разнополярными, а их входы

подключены к датчикам тока и напряжения соответственно и выходы через дополнительный логический элемент И к исполнительному органу, вторые выходы основных и дополнительных пороговых элементов тока и напряжения подключены к блокирующим входам основного и дополнительного элементов тока и напряжения соответственно, вход блока возврата подключен к датчику напряжения, а выходы - к дополнительным входам всех пороговых элементов .

Устройство предназначено для быстродействующего селективного обнаружения присоединения с замыканием фазы на землю по факту наличия переходных процессов в токе и напряжении нулевой последовательности. В этом устройстве вредное влияние кратковременных помех (индуктированные при коммутациях и возникающие при включении холостой линии) исключается за счет отстройки по времени.

Известно, что такие помехи по длительности существования не превышают 1-2 мс, поэтому при времени возврата пороговых органов мс и времени срабатывания исполнительного органа основного устройства 10-15 мс, помехи, хотя и фиксируются пороговыми органами, к срабатыванию защиты не приводят. Такая отстройка основана на том, что кратковременное замыкание фазы на землю всегда вызывает напряжение нулевой последовательности, существующее более 5 мс. Практика эксплуатации опытной партии устройств защиты, выполненных на базе основного изобретения подтвердила достаточность указанной отстройки от вышеуказанных помех по времени. Однако при этом выявились ложные массовые срабатывания защит после отключения .. трехфазных короткого замыкания (к.з с землей в сетях с компенсированной нейтралью. Изучение этого показало, что в процессе отключения трехфазного к.з. с землей в сети возникает несимметричный реиим с появлением Зо -

За время существовгтния трехфаз.ного к.з. емкости фаз всей сети успевают разрядиться практически полностью, поэтому после погасания дуги в одной из фаз выключателя, емкости этой фазы начинают заряжаться емкости двух других продолжают оставаться закороченными до момента орыва дуги в двух фазах выключателя, после чего сеть становится симметричной. Ток в первой фазе выключателя обрывается в момент прохождения через нуль, что при индуктивном характере тока соответственно максимуму напряжения этой фазы.

В момент обрыва тока в первой фазе выключателя к компенсирующей катушке прикладывается максимум половинного напряжения фазы, поэтому ток в катушке содержит вынужденную составляющую и успевает к моменту полного отключения к.з. достигнуть максимума. Энергия, запасенная в катушке к этому моменту расходуется затем в колебательном контуре, состоящем из катушки и емкости сети с частотой, близкой к 50 Гц- Это означает, что в момент полного отключения к.з. напряжение на катушке, а следовательно и напряжение смещения нейтрали составляет половину фаного и затем очень медленно затухает, так как активное сопротивление кон- . тура мало. Время затухания 31/0 жет достигать нескольких секунд l. Однако в связи с тем, что ток заряда емкостей присоединений по своему направлению соответствует направлению тока повре : денн,ого присоединения в защитах, срабатывают однополярные пороговые органы в цепях тока и напряжения, длительность существующее напряжение нулевой последовательности блокирует возврат, защиты ложно срабатывают, что вносит 5 существенную дезинформацию в аварийную ситуацию. Хотя рассмотренные помехи и возникают только при трехфазных к.з. с землей, как показал опыт с таким режимом нельзя не счи0 таться по крайней мере в кабельных сетях.

Отстройка защиты от указанной помехи по времени невозможна из-за большой длительности помехи, а отстройка по величине напря):(енин ЗУр приводит к недопустимому загрублению защиты. Целью изобретения является повышение надежности функционирования защиты в сетях с компенсированной нейтралью.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнено блоком контроля наличия междуфазного напряжения сети, выход которого соединен с входом вновь введенного дополнительного логическцго элементе И, блоком контроля отсутствия междуфазного напряжения, выход которого подключен через блок временной задержки к второму входу указанного дополнительного логического элемента И, выход которого соединен с одним из входов блока возврата.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 напряжения, на выходы которого подключены разнополярные взаимноблокирующиеся пороговые элементы 2 и 3, дат0чик k тока, на выходы которого подключены такие же пороговые элементы 5 и 6; выходы пороговых элементов одинаковой полярности 2,5 и 3.6 соединены соответственно с входами логических элементов И 7 и 8, выход которых соединен с входом исполнительного органа 9; вторые выходы по-. роговых элементов 2,3,5 и 6 соединеНЫ с входом элемента 10 возврата, который совместно с блоком 11 блокирования возврата входит в состав блока 12 возврата, который одним из :своих входов включен на выход датчика 1 напряжения; дополнительные блоки 13 контроля отсутствия и 14 наличия напряжения, включенные своими входами на дополнительный вход устройства по одному из междуфазных напряжений сети блока 15 временной задержки, включенного на выход блока 13 контроля отсутствия напряжения дополнительный логический элемент И, на входы которого подключены выходы блоков 15 временной задержки и блоки 1k контроля наличия напряжения , а выход подключен на элемент 10 возврата блока 12 возврата. Устройство работает следующим об разом. При возникновении замыкания в защищаемой зоне срабатывают пороговые элементы 2 и 5 или 3 и 6 и чере соответствующий логический элемент И 7 или 8 сигнал поступает на исполнительный орган 9 и одновременно на запуск блока 12 возврата, которы в случае замыканий блокируется по наличию напряжения нулевой последовательности. В случае кратковременных помех (до 5 мс) напряжение 3U(j быстро исчезает и блок возврата сни мает оперативный ток, т.е. возвращает пороговые элементы в исходное состояние и выходной орган 9 сработать не успевает. В случае длительной помехи, возникающей при отключении 3-х фазного к.з. в действие приходит дополнитель ная цепочка устройства. Исчезновение напряжения при 3-х фазном к.з. приводит к срабатыванию блока 13 контро ля отсутствия напряжения и на его выходе появляется сигнал, который подается через элемент 15 задержки на вход дополнительного логического элемента И 16. После полного отключения к.з. напряжение на входе цепочки снова появляется и на второй вход логического элемента И 16 подается второй сигнал от блока 14, причем первый сигнал от элемента 13 уде живается некоторое время 17-8 мс) блоком 14 и после появления напряжения. Таким образом обеспечивается совместное существование .сигналов на обоих входах дополнительного логического элемента И 16. 46 За время совместного существования этих сигналов выходной сигнал элемента 16 деблокирует блок 12 возврата независимо от величины и на его входе. Устройство возврата снимает оперативный ток и сработавшие пороговые органы возвращаются в исходное состояние, а исполнительный орган при времени действия 1015 мс не успевает сработать. После сброса замера может сработать только один из пороговых элементов 5 или 6, так как напряжение этому времени еще велико. Однако это не приведет к срабатыванию исполнительного органа 9 ипосле за1ухания 3Uo блок возврата вернет сработавший пороговый орган в исходное состояние. Принцип работы блока 12 возврата состоящего из элемента 10 возврата и блокирования возврата 11 заключается в следующем. После срабатывания любого порогового устройства запускается элемент 10 возврата, которое через некоторое время снимает оперативный ток с пороговых элементов и вернет их в исходное состояние, если сигнал, заставивший их сработать исчез и если напряжение 3Uo отсутствует. Если напряжение имеется, что указывает на устойчивость повреждения, блок 11 блокирования возврата воздействует на элемент 10 таким образом, что снятие оперативного тока может произойти только после достаточного снижения напряжения. Формула изобретения Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю по авт.св. ff 754547, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования защиты в сетях с компенсированной неутралью, оно дополнено блоком контроля наличия междуфазного напряжения сети, выход которого соединен с входом вновь введенного дополнительного логического элемента И, блоком контроля отсутствия междуфазногб напряжения, выход которого подключен через блок временной задержки к второму входу указанного дополнительного логического элемента И, выход которого соединен с одним из входов блока возврата. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 754547, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.