(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ОТ ЗАМЫКАНИЯ
12
Изобретение относится к электро,технике, предназначено для контроля замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, в частности сети горнодобывакхцих предприятий.
Особенностью высоковольтных сетей горнодобывающих предприятий является их большая разветвленность, большое количество ответственных потре-: бителей, работанвдих на выпрямленном токе - источнике гармоник высокой частоты, и эксплуатация в пожароопасной и взрывоопасной . Известно устройство селективной защиты от замыкания на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, датчик тока нулевой последовательности с усилителем низкой частоты на выходе и фазочувствительный блок, нагруженный исполнительным органом. Устройство селективно обнаруживает глухие закЕлканвя фазы на землю, замыкания через переходные сопротивления и является достаточно быстродействующим fl.
Недостатком такого устройства является то, что в режиме перемежающегося дугового.замыкания на землю наблюдаются отказы срабатывания в рОг НА ЗЕМЛЮ
|Врежденных ответвлениях и ложная рал бота в неповрежденных. , .
Известно также устройство направленной защиты от замыкания на землю, содержащее датчик напряжений, нулевой последовательности и датчик тока нулевой последовательности с усилителем низкой частоты на выходе, между которым и фазочувствительным
10 блоком, нагруженным исполнительным органом, включен избирательный детектор. Устройство селективно обнаруживает глухие замыкания фазы на землю, замыкания через переходные
15 сопротивления и перемеживанвдиеся дуговые замыкания при достаточном быстродействии 2j.
Ввиду того, что выход УНЧ выпол20нен однотактным, а избирательный детектор - на тиристорах, возможны неселективные действия в условиях, когда в токе нулевой последовательности содержится высокий уровень гармоник 25 повышенной частоты - до 100% по отношению к основной гармонике.
Цель изобретения - повышение селективности при наличии в токе высокого уровня гармоник повышенной час30тоты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для направлен ной защиты сети с изолированной ней тргшью от эамыакния на землю, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности и последовательно соединенные датчик тока пулевой последовательности, усилитель низкой частоты, избирательный детектор, блок сравнения фаз и исполнительный орган, дополнительно введен блок задержки, включенный между выходом -датчика напряжения нулевой по следовательности к вторым входом блока сравнения фаз, причем усилитель низкой частоты выполнен с двух тактным выходом, а избирательный детектор содержит два последователь но соединенных входных конденсатора и два транзистора, эмиттера которых объединены и подключены к общей .точке входных конденсаторов и общей точке усилителя низкой частоты, коллекторы - к противоположным выводам указанных входных конденсаторов, а база каждого транзистора через резистор подключается к колле тору смежного транзистора . На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит датчик тока нулевой последовательности 1,. к ко торому, подключен усилитель низкой частоты 2 с двухтактными выходом, плечи которого составлены, например из резисторов и разделительных конденсаторов. Избирательный детектор выполнен.в виде последовательно вклю ченных конденсаторов и транзисторов база каждого из которых посредством сопротивлений подключена к коллекто РУ другого транзистора и к одному из входов блока сравнения фаз 4, Дру гой вход после дне 1ЧЭ подключен к датчику напряжений нулевой последовател ности 5 через блок задержки 6, выпол ненный на резисторе и конденсаторах К выходу блока сравнения фаз 4 подключен исполнительный орган 7. Устройство работает следуняцим образом. При отсутствии однофазного повреж дения5 в сети на выходе ДТПП 1 и ДННП 5 сигналы отсутствугот, вследствие чего отсутствует сигнсш и на выходе блока 4 Исполнительный орган 7 находит ся в обесточенном состоянии. При дуговых перемежающихся замыканиях фазы на земто ток нулевой после,цовательности представляет собой пучки высокочастотных составляющих с длительностью 1 - 3 мс, а напряжеиие нулевой последовательности - пря моугольные импульсы, частотой, близкой к -50 Гц ( фиг, 2 ). Причем ток протекает в момент изменения знака напряжения нулевой последовательности либо при его приращениях. В поврежденном ответвлении в каждый .момент изменения знака напряжения нулевой последовательности первый импульс тока нулевой последовательности в пучке совпадает по направлению с напряжением Сфиг.2. Поэтому чтобы правильно определить v. поврезвденный и неповрежденный участки сети при перемежакадемся дуговом замыкании достаточно с напряжением нулевой последовательности сравнить импульсы высокочастотной составляющей тока, совпадающие по направлению с первым импульсом в каждом пуЧке, что осуществляется следующим образом. Ток с ДТНП 1 усиливается усилителем 2, с двухтактного выхода подается на избирательный детектор 3 и одновременно на вход блока сравнения Лаз 4. За промежуток времени от -t до -t первый импульс в пучке высокочастотной сое тавляющей тока нулевой последователь-НОСТИ приходит на левый вход бл.ока 3. Одновременно он заряжает один из своих конденсаторов, который пос ле прохождения импульса через максимальное значение, начинает разряжаться через один из своих резисторов и соответственно через вход бло ка 4 и открытый эмиттер - коллекторный переход транзистора, поддерживая таким образом ток на входе блока сравнения фаз 4, совпадающий по направлению с первым импульсом. Вто . рой импульс обратной полярности высокочастотной составляющей тока на вход блока 4 не поступает, так как он шунтируется открытым транзистором, который удерживается в открытом состоянии первым импульсом, за-, рядившим конденсатор, время разряда которого выбрано исходя из минимально возможной частоты тока дугового замыкания сети на землю Третий импульс {полуперирд высокочастотной составляющей блока) совпадает по направлению с первым, снова заряжает один из конденсаторов и процесс повторяется Таким образом, в блок 4 вместо высокочастотного тока поступает низкочастотный. В результате блоком 3 в поврежденном гответвлении. вырабатывается выходной , свидетельствующий о наличии повреждения, в неповрежденном ответвлении такой сигнал отсутствует. При изменении знака йапряжения нулевой последовательности такое сравнение направлений сигналов без принятия специальных мер может привести к нарушению полученного на выходе блока 4 результата. Чтобы предотвратить это в схему устройства вв.еден блок задержки 6. Сдвинув напряжение в сторону отставания получаем, что как первый, так и последующие нечетные импульсы выт сокочастотной составляющей тока Up в этом пучке совпадают по фазе с (j в поврежденном ответвлении и находятся ,в прртивофазе в неповрежденных (фиг.2). выбрав время задержки несколько большим времени существования пучков, добиваются того, что
блокамя 4, установленными в поврежденном и неповрежденном ответвления
вырабатываются однозначные сигналы независчмр от знака напряжения нулевой последовательности. При зашкании фазы иа землю через переход- ное сопротивление или при гпухом замыкании с малым содержанием высших гармоник в токе замыкания ток и напряжение нулевой последовательности представляют собой синусоиды, сдвинутые на 0 . Входной ток для устройства защиты от замыканий на земгао с ДТНП 1 поступает на двух- . тактный выход УНЧ 2, после чего разнопоЛярные сигналы поступают на вход блока 4 и избирательный детек- . тор 3, Первый полупериЪд- синусоидального сигнала заряжает один из конденсаторов, одновременно открывает.соответствующий транзистор и поступает на вход блока 4. Так как постоянная времени разряда конденсаторов выбрана значительно меньше длительности полупариода сигналов основной гармоники, то напряжение на этих конденсаторах, а следовательно, и на входе блока 4 практи- чески повторяет входной усиленный синусоидальный сигнал. Одновременно на другой вход блока 4 поступает синусоидальное напряжение нулевой последовательности с ДННП 5. В повреЯЕденном ответвлении сети входные сигналы блока 4 совпадают по фазе, вследствие чего на его выходе появ- ляется сигнал, приводящий в действие исполнительный орган 7,
В режиме замыкания фазы сети на землю с высоким уровнем гармоник повышенной частоты в токе замыкания на землю ток нулевой последовательности/ вырабатываемый ДТНП 1, представляет собой сумму токов основной гармоники (50 гЦ) и высокой частоты. Ток основной частоты передается избирательным детектором 3 практически без искажений. Высокогчастотный ток избирательно детектируется в низкочастотный, иаправленив которого совпадает с направлен
нием первого импульса; Позтому на вход блока 4 поступает результирующий сигнал, равный геометрической сумме первого и второго. В случае, когда первый импульс- высокочастотной составляющей не совпадает с-током частотой 50 ГЦ, сигналывычитываются, но направление их разности о{ сазывается совпадшощим с направ лением тока 50 Гц, ибо S реальных
случаях уровень высших гармоник в токе замыкания на землю не превышает амплитуду тока основной гармоники.
Устройство позволяет четко как повреждения в сети С током замыкания на землю, содержаем до 100% высших гармоник, так и перемежа оциеся дуговые заг икания.
20
Формула изобретения
Устройство для направленной защиты сети С изолированной нейтралью
ус от замыкания на землю, содержгицее , датчик напряжения нулевой последова тельности и последовательно соединенные датчик тока нулевой последовательности, усилитель низкой часто„ ты, избирательный детектор,- блока
- сравнения фаз и исполнительный ор- гая, о т л и: ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью повышения селективноети при наличии в токе высокого уровня гармоник повышенной частоты, др-г
полнительно введен блок задержки, включенный между выходом датчика напряжения нулевой последовательности и вторым входом блока сравнения фаз, причем усилитель низкой частоты выполнен с двухтактным выходом,- а избирательный детектор содержит два последовательно соединенных вход.ных конденсатора и два транзис- тора, эмиттера которых объединены и
45 подключены к общей точке входных кон ;денсаторов и общей точке усилителя низкой частоты, коллекторы - к противоположным выводсш указанных входт ных конденсаторов,- а база каждого
5(j транзистора через резистор подключена к коллектору смежного транзистора. .
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
с 1. Авторское свидетельство СССР № 172898, кл, Н 02 Н 3/16, 1963. 2. Авторское свидетельсвто СССР 748296, кл. Н 02 Н 3/16, 1980.
