() УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ от ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (ЕГО ВАРИАНТЫ)
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от замыкания на землю в сети,нейтраль которой не заземлена. Известно устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее трансформатор напряжения нулевой последовательности (ТННП), к вторичной обмотке которого подключен пусковой орган (ПО), трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), установленные на присоединениях и подключенные через преобразователи переменного тока в пропорциональное ему выпрямленное напряжение (ПТН) с запоминающими конденсаторами к входам индикатора наибольшего напряжения (ИБН), выходы которого подключены к исполнительным органам (ИО) присоединений 1
Известное устройство может неселективно срабатывать от сигналов помех.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от замыкания на землю, содержащее установленные на каждом присоединении ТТНП, преобразователь ток-выпрямленное напряжение с запоминающим конденсатором, подключенные к ИБН, соединенному с ИО, ПО, связанный с ТННП своим входом, а выходом - с блоком управления двумя общими на все присоединения ключами 2.
Heдoctatoк известного устройства состоит.в том, что оно может неправильно работать при появлении на любом из присоединений или на любом из входов устройства сигналов помехи, обусловленных, например, током, небаланса (из-за неодновременности замыкания контактов выключателя присоединения и др.). В этом случае устройство реагирует на сигнал (при достаточной его величине), который не характеризует ток замыкания на землю и фактически не является током повреждения. Целью изобретения согласно перво му варианту является повышение селективности работы. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательнос ти, преобразователь ток - выпрямлен ное напряжение с запоминающим конденсатором, подключенные ко входам индикатора наибольшего напряжения, соединенного своими выходами через элементы совпадения с соответствующими исполнительными органами, пусковой орган, вход которого подключен к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выход - к блоку управления двумя об щими на все присоединения ключами, один из которых выполнен размыкающим, а другой - замыкающим, при это упомянутый блок управления содержит элемент выдержки времени, снабжено одними общими на все присоединения сумматором сигналов, делителем напряжения на два, элементом сравне ния и элементом НЕ, причем своими входами сумматор сигналов подключен к выходам упомянутых преобразовател ток - выпрямленное напряжение, а выходом через упомянутый делитель напряжения - к одному из входов эле мента сравнения, другой вход которо го подключен к общему выходу индика тора наибольшего напряжения, выход элемента сравнения через элемент НЕ подключен к одним из входов упомяну тых элементов совпадения всех присоединений . Кроме того блок управления ключа ми дополнен элементами ЗАПРЕТ и ИЛИ входы которого подключены к выходам исполнительных органов, а выход к управляющему входу элемента ЗАПРЕ включенного между управляющими входами упомянутых ключей и выходом элемента выдержки времени. На фиг. 1 приведен первый вариан устройства для защиты от однофазног замыкания на землю. Устройство содержит установленные на защищаемых присоединениях 1 и 2 ТТНП 3 и А, ПТН 5 и 6,к выход которого подключены ИБН 7 и сумматор 8 сигналов, элемент 9 сравнения 04 один вход которого подключен к общему выходу ИБН 7, а другой через делитель 10 напряжения на два - к выходу сумматора 8, элементы 11 и 12 совпадения , одни входы которых подключены к выходам ИБН 7, а другие входы объединены вместе и через элемент НЕ 13 подключены к выходу элемента 9 сравнения, ИО Т и 15 с элементами ПАМЯТЬ, подключенные: к выходам элементов 11 и 12 совпадения, ПО 16, связанный с ТННП 17 своим входом, а выходом - с блоком 18 управления двумя общими на все присоединения ключами: размыкающим 19 и замыкающим 20. Преобразователи 5 и 6 ток - выпрямленное напряжение состоят из трансреакторов, выпрямителей с запоминающими конденсаторами и разрядными резисторами. Блок 18 управления содержит элементы выдержки времени 21, ЗАПРЕТ 22 и ИЛИ 23. Входы элемента ИЛИ 23 подключены к выходам исполнительных органов Н и 15, а выходы - к управляющему входу элемента ЗАПРЕТ 22, включенного между выходом элемента 21 выдержки времени и управляющими входами ключей 19 и 20. Устройство работает следующим образом. При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ключ 19 замкнут, ключ 20 разомкнут. ПО 16, ИО 1 и 15, элемент 21 выдержки времени находятся в исходном состоянии. При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например, на присоединении 1, на выходе вторичной обмотки ТННП 17 появляется напряжение нулевой последовательности и происходит срабатывание ПО б, подающего сигнал на вход элемента 21 выдержки времени. Одновременно с этим на выходах ТТНП 3 и i и соответственно на запоминающих конденсаторах и 6 появляются сигналы, по величине пропорциональные токам нулевой последовательности защищаемых присоединений. Спустя расчетную выдержку времени, достаточную для заряда конденсаторов до напряжений, соответствующих максимальным (амгшитудным) значениям токов переходного процесса, элемент 21 выдержки времени срабатывает и через элемент 22 ЗАПРЕТ подается сигнал на размыкание ключа 19 и замыкание ключа 20, осуществл ющих отключение запоминающих конде саторов от выпрямителей ПТН 5 и 6 и подключение их к входам ИБН 7 и сумматора 8 сигналов. ИБН 7 и сумматор 8 сигналов могут быть выполнены на транзисторах, диодах, операционных усилителях и др. ИБН 7 выполняет две функции: вы деляет наибольшее напряжение и указывает номер присоединения с на ибольшим напряжением. В рассматрив мом случае таким является первое присоединение, и на левом выходе ИБН 7 появляется сигнал, поступающий на один из входов элемента 11 совпадения. Сумматор В производит суммирование напряжений конденсато ров всех присоединений. Так как ток нулевой последовательности, протекающий через повреж денное присоединение при однофазном замыкании на землю, практически равен сумме токов нулевой последовательности всех неповрежденных при соединений , то на выходе сумматора 8 появляется напряжение, равное по величине удвоенному значению напряжения на конденсаторе ПТН поврежденного присоединения. В то же самое время напряжение делителя 10 напряжения на два рав но напряжению на конденсаторе поврежденного присоединения 1 и напряжению на общем выходе ИБН 7. Сигнал на выходе элемента 9 сравнения при этом отсутствует. Вследствие этого происходит срабатывание НО 1 i и отключение выключателя присоединения Одновременно со срабатыванием ИО Н появляется сигнал на управляю щем входе элемента ЗАПРЕТ 22 и происходит замыкание ключа 19 и размыкание ключа 20. Таким путем исключа ется возможность неправильного функ ционирования защиты в последующие моменты из-за неодинаковой скорости разряда конденсатора на поврежденно присоединении и конденсаторов на неповрежденных присоединениях. После отключения поврежденного присоединения ПО 16 ИО И и элемент 21 выдержки времени возвращаются в исходное положение. Аналогично устройство работает при коротком замыкании на присоединении 2. При появлении на одном из присоединений сигнала помехи сколь угодно большой величины устройство в действие не приходит, так как на выходе делителя 10 напряжения присутствует напряжение, по величине вдвое меньшее напряжения на общем выходе ИБН 7. В результате этого, происходит появление сигнала на выходе элемента 9 сравнения и исчезновение сигна ла на выходе элемента НЕ 13. Введение в устройство сумматора напряжений всех присоединений, делителя напряжения на два и элемента сравнения позволяет создать помехоустойчивую и селективную защиту с высокой чувствительностью, что позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей и безопасность при эксплуатации электроустановок. Схемная реализация устройства может быть осуществлена на базе типовых элементов и узлов (интегральных микросхем, герконов и т.д.). Устройство защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, выполненное согласно второму варианту, обеспечивает повышение чувствительности и селективности работы и содержит установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток - выпрямленное напряжение с запоминающей ячейкой, блок сравнения, одни входы которого подключены к выходам соответствующих преобразователей ток выпрямленное напряжение, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом - ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом размыкающего ключа, связанного с упомянутыми преобразователями, исполнительные органы, в него введен также общий на все присоединения сумматор сигналов, подключенный своими входами к выходу преобразователей ток - выпрямленное напряжение, по числу присоединений, элементы ЗАПРЕТ и пороговые элементы, а блок сравнения выполнен на двухвходовых элементах сравнения, общее количество которых равно числу присоедине ний, первые входы которых объединены и через вновь введенный делитель напряжения на два подключены к выходу упомянутого сумматора сигн лов, а вторые входы подключены к выходам соответствующих преобразова телей ток - выпрямленное напряжение, выходы элементов сравнения подключены к управляющим входам упо мянутых элементов ЗАПРЕТ, включенны между входами исполнительных органо и выходами пороговых элементов, вхо ды которых объединены с выходами преобразователей ток - выпpямлeнf oe напряжение, при этом размыкающий ключ через вновь введенный элемент ИЛИ соединен с упомянутыми преобразователями , запоминающие ячейки которых выполнены по схеме с закрытым входом. На фиг. 2 приведен второй вариан устройства для защиты от однофазного замыкания на землю. Устройство для защиты от замыкания на землю содержит ПО 2, подключенный своим входом к вторичной обмотке ТННП 25, установленные на присоединениях 2б и 27 последовательно соединенные ТТНП 28 и 29 ПТН 30 и 31, к выходам которых подключены входы пороговых элементов 32 и 33t сумматора 3 сигналов и одни входы блока 35 сравнения, другие входы которого через делител 36 напряжения на два подключены к выходу сумматора 3. выходы блока 35 сравнения подключены к управляющим входам соответствующих элементо ЗАПРЕТ 37 и 38, подключенным своими входами к выходам пороговых элементов 32 и 33, ИО 39 и с элементами памяти, подключенные к выходам элементов ЗАПРЕТ 37 и 33, блок 41 управления, вход которого подключен к выходу по 2Ц, а выход - управляющему входу ключа k2, подсоединенного через элемент ИЛИ 3 к выходам выпрямителей ПТН 30 и 31. ПТН 30 и 31 включают в себя трансреакторы, выпрямители и запоминающие ячейки, выполненные по схе ме с закрытым входом и состоящие из запоминающих конденсаторов, диодов и разрядных резисторов. Блок 35 сравнения выполнен на двухходовых элементах kk и срав08нения. Блок Ц управления состоит из элементов выдержки времени А6 и ЗАПРЕТ 47. Устройство работает следующим образом. При отсутствии в сети однофазного замыкания на землю ПО 2k, пороговые элементы 32 и 33 ИО 39 и 40 находятся в исходном состоянии, ключ 42 замкнут. При возникновении в сети однофазного замыкания на землю, например на присоединении 2б, на выходе ТННП 25 появляется напряжение нулевой последовательности, под действием которого срабатывает ПО 24, при помощи которого производится пуск элемента 46 выдержки времени и размыкание ключа 42, дешунтирующего выходы выпрямителей ПТН 30 и 31. После этого начинается процесс зарядки запоминающих конденсаторов спустя расчетную выдержку времени, достаточную для зарядки конденсаторов до напряжений, соответствующих максимальным (амплитудным) значениям токов нулевой последовательности присоединения, срабатывает элемент 46 выдержки времени и подает сигнал на управляющий вход элемента. ЗАПРЕТ 47. Ключ 47 замыкается и на выходах ПТН 30 и 31 появляются напряжения, которые подаются одновременно на входы пороговых элементов 32 и 33. сумматор 34 сигналов, и элементы 44 и 45 сравнения. Поскольку сигналы на выходе ПТН 30 и делителя Зб напряжения примерно равны, то на выходе элемента 44 сравнения и на управляющем входе элемента ЗАПРЕТ 37 сигнал не появляется. В этом случае при условии срабатывания порогового элемента 32 происходит срабатывание ИО 39 и отключение выключателя присоединения 26. Срабатывания ИО 40 не происходит даже при условии, если выходной сигнал ПТН 31 достаточен по величине для работы порогового элемента 33- Это объясняется тем, что на входы элемента 45 сравнения подаются два не одинаковых по величине сигнала: сигнал поврежденного присоединения, являющийся наибольшим, и сигнал неповрежденного присоединения, т.е. приссединения 27. В результате этого, на выходе элемента 45 сравнения и соответственно на управляющем входе элемента ЗАПРЕТ 38 появляется сигнал и ИО ЦО блокируется. Таким образом, обеспечивается селективная работа устройства от бросков собственных емкостных токов При появлении на одном из присоединений сигнала помехи, величина которой может быть сколь угодно большой, исполнительные органы устройства в действие не приходят, так как выходной сигнал делителя 36 напряжения и, следовательно, сигналы на одном из входов .элементов At и ЛБ сравнения примерно в два раза меньше сигнала на каком-либо другом входе этих элементов сравнения. При этом на всех управляющих входах эле ментов ЗАПРЕТ 37 и 38 присутствуют сигналы, блокирующие работу исполни тельных органов. Аналогично устройство работает при замыкании на землю и при действии помехи на присоединение 27. Устройство в состоянии реагировать как на переходные, так и на установившиеся токи замыкания на землю. Оно не требует отстройки от бросков собственных токов замыкания на землю. Введение в устройство сумматора сигналов, делителя напряжения, поро говых элементов и элементов ЗАПРЕТ по числу присоединений позволяет создать высокоселективную и чувстви тельную защиту от замыкания на землю, что способствует повышению надежности электроснабжения и электробезопасности при эксплуатации электроустановок. Схемная реализация устройства может быть осуществлена на типовых элементах и узлах, выпускаемых серийно промышленностью (интегральных микросхемах, транзисторах, диодах, тиристорах, герконах и т.д.). формула изобретения 1, Устройство для защиты от одно фазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток выпрямленное напряжение с запоминающи конденсатором, подключенные ко входам индикатора наибольшего напряже010ния, соединенного своими выходами через элементы совпадения с соответствующими исполнительными органами, пусковой орган, вход которого подключен к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выход - к блоку управления двумя общими на все присоединения ключами, один из которых выполнен размыкающим, а другой - замыкающим, при этом упомянутый блок управления содержит элемент выдержки времени, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности работы, оно снабжено одними общими на все присоединения сумматором сигналов, делителем напряжения на два, элементом сравнения и элементом НЕ, причем своими входами сумматор сигналов подключен к выходам упомянутых преобразователей ток - выпрямленное напряжение, а выходом через упомянутый делитель напряжения - к одному из входов элемента сравнения, другой вход которого подключен к общему выходу индикатора наибольшего напряжения, выход элемента сравнения через упомянутый элемент НЕ подключен к одним из входов упомянутых элементов совпадения всех присоединений. 2.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок управления ключами дополнен элементами ЗАПРЕТ и ИЛИ, входы которого подключены к выходам исполнительных органов, а выход - к управляющему входу элемента ЗАПРЕТ, включенного между управляющими входами упомянутых ключей и выходом элемента выдержка времени. 3.Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее установленные на каждом присоединении последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности, преобразователь ток выпрямленное напряжение с запоминающей ячейкой, блок сравнения, одни входы которого подключены к выходам соответствующих преобразователей ток - выпрямленное напряжение, пусковой орган, подключенный своим входом к трансформатору напряжения нулевой последовательности, а выходом ко входу блока управления, выход которого соединен с управляющим входом размыкающего клюма, связанного с упомянутыми преобразователями, исполнительные органы, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и селективности работы, в него введен общий на все присоединения сумматор си|- налов, подключенный своими входами к выходу упомянутых преобразователей ток - выпрямленное напряжение, по числу присоединений, элементы ЗАПРЕТ и пороговые элементы, а блок сравнения выполнен на двухвходовых элементах сравнения, общее количество которых равно числу присоединений первые входы которых объединены и через вновь введенный делитель напряжения на два подключены к выходу упомянутого сумма,тора сигналов, а вторые входы подключены к выходам соответствующих преобразователей ток - выпрямленное напряжение выходы элементов сравнения подключены к упр авляющим входам упомянутых элементов ЗАПРЕТ, включенных между входами исполнительных органов и выходами пороговых элементов, входы которых объединены с выходами преобразователей ток - выпрямленное напряжение, при этом размыкающий ключ через вновь введенный элемент ИЛИ соединен с упомянутыми преобразователями, запоминающие ячейки которых выполнены по схеме с закрытым входом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Фиг.2
