Устройство для защиты электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью от однофазного замыкания Советский патент 1983 года по МПК H02H3/17 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области защиты электрической сети с -изолированной или компенсированной нейтрешью от однофазных замыканий.

Известно устройство для защиты электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее генератор непромышленной частоты, фильтр (развязывающий блок), пороговый элемент, датчик тока, блок отключения ЗНедостатком устройства является возникновение ложных срабатываний при уменьшении уставки (повышении чувствительности защиты) и снижение эффективности защиты при увеличении уставки (загрублении чувствительности) .

Известно устройство для защиты электрических сетей с изолированной нейтралью от однофазных замы. каний, содержащее источник оперативного напряжения (генератор непромышленной частоты), развязывающий блок (активный фильтр), датчик оперативного тока (сопротивление), пороговый елок, блок управления порогом срабатывания t- lНедостатком устройства является возникновение ложных срабатываний

из-за отсутствия строгой функциональной зависимости между величиной уставки (пожаробезопасности)и количеством и номенклатурой включенных в каждый данный момент времени источников и потребителей энергии. Большое количество включенных фидеров (элементов сети) приводит к снижению величины эквивалентного (полного) со10противления изоляции сети за счет большого количества параллельно соединенных для оперативного сигнала сопротивлений изоляции фидеров, а не только за счет понижения какого15либо из фидеров в контролируемой сети. В первом случае налицо условия для ложного срабатывания, так как повышение покароопасности не возникает, потому что величина сопротив20ления изоляции каждого фидера выше или равна допустимой, во-втором случае необходимо быстрое защитное отключение и устранение неисправности. Таким образом, одна и та же величина

25 полного сопротивления изоляции соответствует как пожароопасному, так и пожаробезопасному состоянию.

В связи с тем, что оператор не имеет информацию о необходимости

30 выбора той или иной уставки в каждыП данный момент времени, он практически лишен возможности оперативно изменять величину уставки в зави симости от изменения количества и номенклатуры включенньох источников и потребителей энергии. Целью изобретения является повышение надежности работы защиты. Достижение цели основывается на автоматическом выявлении причин, вы вавших понижение полного сопротивле ния изоляции электрической сети, и автоматическом изменении (адаптации порога срабатывания уставки (либо е величины) при отсутствии нарушений изоляции в фидерах. Благодаря этому исключаются ложные срабатывания, а также отпадает . необходимость снижегния чувствительности защиты. Указанная цель достигается тем, что в устройство для защиты электри ческой сети с изолированной или ком пенсированной нейтралью от однофазно го замыкания, содержащее последовательно соединенные развя ывакнций блок, источник оперативного напряже ния и датчик оперативного тока, вклю ченные между фазами сети и землей, а также подключенный к выходу датчик оперативного тока пороговый блок, уп равляемый вход которого соединен с выходом блока управления порогом сра батывания, а выход - с входом блока отключения, дополнительно введен блок отображения подключения потреби телей и источников энергии, входы которого соединены с блок-контактами выключателей потребителей и выключателем источников энергии со стороны потребителей или с датчиками тока в фидерах, а выходы - с соответствующими входами блока управления поро гом срабатывания. При этом блок отображения подключения потребителей и источников энер гии может быть выполнен в виде дешиф ратора и ряда подключенных к его выходам собирательных логических элементов ИЛИ. На чертеже изображена функциональ ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 оперативного напряжения, развязывающий блок 2, датчик 3 оперативного тока, пороговый блок 4, блок 5 управ ления порогом срабатывания, блок б отображения подключения потребителей и источников энергии, блок 7 отключения, причем один вывод источника 1 оперативного напряжения через развязывающий блок 2 подсоединен к фазам (полюсам) защищаемой сети, другой вывод источника 1 оперативного напря жения через датчик 3 оперативного тока подсоединен к земле. Выход датчика 3 оперативного тока соединен с информационным входом порогового бло ка 4. Входы блока б отображения подключения потребителей и источников энергии подсоединены к блок-контактам выключателей потребителей и выключателей источников энергий со стороны потребителей или выходам датчиков оперативного тока на фидерах, выходы ge блока б отображения подключения потребителей k источников энергии блок 5 управления: порогом срабатывания соединены с управляел«дм входом порогового блока 4, выход которого соединен с блоком 7 отключения. Блок 6 отображения подключения потребителей и источников энергии может быть выполнен, например, в виде дешифратора 8 и ряда подключенных к его .выходам логических элементов ИЛИ 9(9-1,9-2, ..; 9-п Устройство работает следующим образом. При запуске источника 1 оперативного напряжения на защищаемую сеть через развязывающий блок 2 и датчик 3 оперативного тока накладывается оперативный сигнал. Величина тока этого оперативного сигнала при априорно заданном оперативном напряжении определяется суммой внутреннего сопротивления источника 1 оперативного напряжения, сопротивления датчика 3 оперативного тока и полным (эквивалентным) сопротивлением изоля-. ции сети, представляющим собой параллельное соединение величин сопротивления изоляции фаз (полюсов) сети относительно земли. Так как сопротивления датчика 3 оперативного тока, как и внутреннее сопротивление источника 1 оперативного напряжения известны и много меньше величины полного сопротивления изоляции сети, то сигнал на Выходе датчика 3 оперативного тока однозначно характеризует величину сопротивления изоляции сети относительно земли. Этот сигнал поступает на вход орогового блока 4, где сравнивается с величиной уставки, порог срабатывания которой в каждый данный момент времени определяется тем, на каком из выходов блока б отображения подключения потребителей и источников энергии присутствует сигнал. Наличие же сигнала на каком-то определенном выходе блока 6 отображения подключения потребителей и источников энергии определяется тем, на каких входах этого блока присутствуют сигналы, несущие информацию о подключенных в данный момент времени к сети потребителях и источниках энергии. При этом, в случае выполнения блока 6 отображения подключения потребителей и источников энергии, например, в виде дешифратора 8, на выходе которого находятся собирательные логические элементы ИЛИ 9, те его выходы, присутствие сигналов на которых должно соответствовать одной и той же устав ке (одному и тому же порогу срабатывания) объединяются через логический элемент ИЛИ 9, что дает возможность иметь одну уставку (один уровень срабатывания) на ряд комбинаций под|слючения фидеров, сопротивление изог Jляции сети при подключении которых примерно одинаково. Сигнал с соот- ветствующего выхода блока, б отображе ния подключения потребителей и источ ников энергии поступает на соответствующий вход блока 5 управления порогом срабатывания, на соответствующ выходе которого появляется сигнал, подключающий к -работе только определенную уставку в пороговом блоке 4, либо устанавливающий определенный заданный уровень срабатывания порого вого элемента (в зависимости от конкретного схемного выполнения порогового блока 4). При изменении (ввод или вывод из сети) количества и номенклатуры потребителей и источников энергии на входах блока 6 отображения подключения потребителей и источников энергии изменяется комбинация присутству ющих сигналов. Если эта измененная комбинация характеризует другую величину полного сопротивления изоляци сети, то с помощью блока 5 управлени порогом срабатывания изменяется и порог срабатывания порогового блока Если же новая комбинация характеризуется той же величиной.полного сопротивления изоляции-сети, что и предшествующая, то изменение уровня .порога срабатывания, порогового блока 4 не происходит, так как сигнал с другого выхода дешифратора 8, пройдя через логический элемент ИЛИ 9, попадает на тот же самый выход блока б отображения подключения потребителей и источников энергии. -Таким образом, осуществляется автоматическое слежение (адаптация порога срабатывания) уставки за допустимым уровнем полного сопротивления изоляции электрической сети в каждый данный момент времени. При этом естественно, исходя из соображений пожаробезопасности, заранее при настройке устройства защиты выбирается допустимый уровень величины полного сопротивления изоляции электрической сети для каждой комбинации подключения потребителей И источников энергии. В случае, если сигнал с выхода датчика 3 оперативного тока превышает уровень порога срабатывания порогового блока 4, на выходе .порогового блока 4 появляется сигнсьп, который поступает на вход блока 7 отключения, вызывая его срабатывание. Применение в качестве устройства защиты адаптивной самонастраивающейся системы, следящей за фактическшл состоянием защищаемой сети и всвязи с этим автоматически меняющей порог срабатывания уставки пожаробезопасности, позволяет исключить ложные срабатывания блоков отключения, резко повышает надежность зациты не только повышения достовернооти, но и за счет увеличения моторесурса выключателей. Формула изобретения 1. Устройство для защиты электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью от однофазного замыкания, содержащее последовательно соединенные развязывающий блок, источник оперативного напряжения и датчик оперативного тока, включенные между фазами (полюсами) электрической сети и землей, а также подключенный к выходу датчика тока пороговый блок, управляемый вход которого соединен с выходом блока управления порогом срабатывания, а выход с входом блока отключения, от л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него дополнительно -введен блок отображения подключения потребителей и источников энергии, входы которого соединены с блок-контактами выключателей потребителей и с выключателем источников энергии со стороны потребителей или с датчиками тока в фидерах, а выход - с соответствующими входами блока управления порогом срабатывания.1. 2. Устройство по п. 1, отличающе.еся тем, что блок отображения подключения потребителей и источников энергии вьтолнен в виде дешифратора и ряда подсоединенных к его выходам собирательных логических элементов ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цапенко Е. Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. М., Энергия, 1972, с. 81-91. 2.Авторское свидетельство СССР № 543076, кл: Н 02 Н 3/17, 1975.