Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее установленный на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности , подключенный своим.выходом к первому входу фазосравнивающёго органа, выход которого соединен с исполнительным органом, установленный в защищаемой сети трансформатор напряжения нулевой последовательности , выход которого функционально связан через фазовращающий орган с вторым входом фазосравнивающёго органа , отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности срабатывания при различных величинах переходных сопротивлений в месте замыкания на земл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(59 Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ти трансформатор напряжения нулевой последовательности, выход которого функционально связан через фазовращающий орган с вторым входом фазосравнивающего органа, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности срабатывания при различных величинах переходных сопротивлений в месте замыкания на земл6, оно снабжено подключенным к трем фазам сети датчиком фазных напряжений, блоком выявления повреждений фазы и сумматором, причем выход трансформатора напряжения нулевой последовательности подключен к первому входу блока выявления поврежденной фазы и первому входу блока выявления поврежденной фазы и первому входу сумматора, выход сумматора подключен к входу фазовращающего органа, выходы датчика фазных напряжений подключены к фазным входам блока выявления поврежденной фазы, а его выход соединен с вторым входом сум м ато ра.

CO 3

Ю 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3440519/24-07 (22) 21.05.82 (46) 07.02.84. Бюл. № 5 (72) В. Н. Горбарук, М. И. Полуянов и В. А. Трусов (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 743101, кл. Н 02 Н 3/17, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 907662, кл. Н 02 Н 3/16. 1980. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА

ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее установленный на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности, подключенный своим выходом к первому входу фазосравнивающего органа, выход которого соединен с исполнительным органом, установленный в защищаемой се„,Я0„„1072171 А

1072171

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выявления поврежденной фазы содержит фазовращающий орган, три фазосравнивающих органа, коммутирующий орган и индикатор поврежденной фазы, причем вход фазовращающего органа подключен к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выход соединен с первыми входами трех фазосравнивающих органов, выходы датчика

Изобретение относится к релейной защите и предназначено для селективной защиты от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением

6.10 и 35 кВ.

Известно устройство непрерывного контроля состояния изоляции и защитного отключения от утечки на землю, в котором используются фильтры тока нулевой последовательности и формирователи опорного напряжения. Устройство основано на сравнении тока нулевой последовательности линий и положительных полуволн напряжений фаз относительно земли по сдвигу фаз между ними и по амплитудам с соответствующими эталонными величинами (1).

В известном устройстве ток нулевой последовательности, выделяемый трансформатором тока, поступает на один вход органа,сравнения, на второй вход которого подаются положительные полуволны напряжений фаз относительно земли, выделенные

-трехфазным выпрямителем и прошедшие через активно-емкостный фильтр, а выход органа сравнения подключен к исполнительному органу. Первая измеряемая величина — ток нулевой последовательности — зависит от трех факторов: активной и реактивной проводимостей фаз относительно земли и переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю. Напряжение положительных полуволн, формируемое трехфазной выпрямительной схемой, зависит только от активной проводимости фаз относительно земли и переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю. Вследствие этого между амплитудами и фазами измеряемых величин нет функциональной связи при изменении параметров сети. По этой причине недостатком известных способа и устройства является необходимость перенастройки в процессе эксплуатации при изменении числа, длины или состояния изоляции линий, а также при замене части кабельных линий воздушными и наоборот. Кроме того, возможны,погрешфазных напряжений, подключены к вторым входам трех фазосравнивающих органов и вторым входам коммутирующего органа, первые входы которых подключены к выходам трех фазосравнивающих органов, первый выход коммутирующего органа соединен с вторым входом сумматора, а второй выход подключен к индикатору поврежденной фазы.

2 ности в работе устройства в связи с тем, что уставка срабатывания по сдвигу фаз между измеряемыми величинами задается в непрерывном диапазоне, а не дискретно. Вследствие этого фазосравнивающий орган, вопервых, должен иметь возможность регулирования фазовой уставки срабатывания,вовторых, иметь высокую чувствительность, а значит, возможны ошибки при настройке и отработке заданной уставки, что также является недостатком данного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, основанное на сравнении по фазе тока и напряжения нулевой последовательности. Эти два

-параметра функционально связаны между собой и характеризуют режим однофазных замыканий на землю. Устройство содержит трансформатор тока нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, функционально связанные через фазовращающий орган и формирователи импульсов с входами фазосравнивающего органа, выход которого соединен с ис25 полнительным элементом (2).

Однако известное устройство не облада. ет достаточной надежностью из-за отсутствия автоматической перенастройки уставки срабатывания при изменяющихся в реальных условиях величинах переходного сопроЗО. тивления в месте замыкания. Кроме того, в устройстве отсутствует информация о том, какая именно фаза повреждена.

Цель изобретения — повышение надежности срабатывания при различных величи. нах переходного сопротивления в месте замыкания на землю.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее установленный на каждом присоединении трансформатор тока нулевой последовательности, подключенный своим выходом к первому входу фазосравнивающего органа, выход которого соединен с исполнительным органом, установ10721

3 ленный в зашишаемой сети трансформатор напряжения нулевой последовательности, выход которого функционально связан через фазоврашаюший орган с вторым входом фазоврашаюшего органа, снабжено подключенным к трем фазам сети датчиком фазны>у напряжений, блоком выявления поврежденной фазы и сумматором, причем выход трансформатора напряжения нулевой последовательности подключен к первому входу блока выявления поврежденной фазы и первому 1р входу сумматора, выход сумматора подключен к входу фазоврашаюшего органа, выходы датчика фазных напряжений подключены к фазным входам блока выявления поврежденной фазы, а его выход соединен с вторым входом сумматора.

При этом блок выявления поврежденной фазы содержит фазоврашающий орган, три фазосравнивающих органа, коммутирующий орган и индикатор поврежденной фазы, причем вход фазоврашаюшего органа подключен к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности, а выход соединен с первыми входами трех фазосравнивающих органов, выходы датчика фазных напряжений подключены к вторым входаМ. коммутирующего органа, первые входы которых подключены к водам трех фазосравниваюших органов, первый выход коммутирующего органа соединен с вторым входом сумматора,а второй выход подключен к индикатору поврежденной фазы.

На фиг. 1 приведена векторная диаграмма для случая повреждения фазы А; на фиг.2 — функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трехобмоточный трансформатор 1 напряжения типа НТМИ, подключаемый обычно к шинам распределительных устройств напряжением 6, 10 и 35 кВ. Напряжения нулевой последовательности через первый фазоврашаюший орган 2 подается на один из входов фазных фазосравнивающих органов 3, 4 и 5, на другие 4О входы которых подаются соответствующие фазные напряжения от того же трансформатора l. Коммутирующий орган 6, на один из входов которого подаются фазные напряжения от трансформатора 1, а на вторые вхо- 4 ды — выходные напряжения от трансформатора 1, а на вторые входы — выходные напряжения фазных фазосравнивающих органов 3, 4 и 5, подключает к сумматору 7 напряжение поврежденной фазы. -На второй вход сумматора подается напряжение нуле- 50 вой последовательности, которое вместе с фазным напряжением поврежденной фазы через второй фазоврашаюший орган 8 поступает на один из входов линейных фазосравнивающих органов 9 всех. линий. На другие входы фазосравниваюших органов 9 линий поступает ток нулевой последова тельности от линейных трансформаторов 10

7l

4 тока. К выходам линейных фазосравниваюших органов подключены исполнительные органы 1. Кроме того, к выходу коммутирующего устройства подключен индикатор 12 поврежденной фазы, а к трансформатору напряжения — индикатор 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю.

Фазосравнивающий орган 2, фазосравниваюшие органы 3, 4 и 5, коммутатор 6 и индикатор 12 поврежденной фазы состав-ляют блок 14 выявления поврежденной фазы, который совместно с трансформатором 1, сумматором 7, фазовращаюшим органом 8 и индикатором 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю являются общими для всех присоединений.

Устройство работает следующим образом.

При однофазном за мыка н ии на землю на выходах трансформаторов тока и напряжения появляются токи I и 1 „, напряжение нулевой последовательности U< и искаженная звезда фазных напряжений U„, U, и U . Напряжение нулевой последовательности поворачивается фазоврашаюшим орга ном 2 на — 90 и поступает на входы фазосравнивающих органов 3, 4 и 5 разных фаз.

При повреждении фазы А, например, повернутое на — 90 напряжение нулевой последовательности U и напряжение этой фазы U» будут совпадать по фазе, а напряжение фаз В и С отстоять на 120...240 и

60...120 соответственно (фиг. Г) . Вследствие. этого фазосравниваюший орган 3 фазы А подает управляющий сигнал на коммутируюший орган 6, который подключает напряжение поврежденной фазы Uq к сумматору 7. Сумматор складывает напряжение поврежденной фазы и напряжение нулевой последовательности, которые с выхода сумматора поступают на фазоврашаюгций орган 8, который поворачивает сумму двух напряжений ЗЦ + U 0 на 90, в результате чего выходная величина совпадает по фазе с током нулевой последовательности I,„поврежденной линии и противоположна по фазе токам нулевой последовательности других линий 1,„(фиг. 1),. При этом срабатывает фазосрачиваюший орган поврежденной линии и подает сигнал на исполнительный орган 11 своей линии. Кроме того, коммутирующий орган подает сигнал на индикатор !2 поврежденной фазы, который указывает, какая фаза повреждена. Измерительный прибор, подключенный к выходным зажимам напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, является индикатором 13 величины переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю, так как величина этого напряжения функционально связана с величиной пере1072171

Puz. 2

Составитель Л. Васькова

Редактор М. Рачкулинец Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ.! 1584/47 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ходного сопротивления, отнесенного к величине переходного сопротивления, отнесенного к величине емкостного сопротивления сети.

Сумматор 7 может быть выполнен с помощью двух трансформаторов с равными коэффициентами трансформации, вторичные обмотки которых соединены последовательно. Коммутирующий орган 6 представляет собой три реле, подключенных своими обмотками к выходам фазосравнивающих органов, а замыкающие контакты этих реле подключают напряжение поврежденной фазы к с ум м атору.

Таким образом, предлагаемое устройство для защиты от однофазного замыкания на землю обладает высокой надежностью работы при различных величинах переходного сопротивления в месте замыкания на землю .и позволяет определить не только поврежденную линию, но и поврежденную фазу и величину переходного сопротивле1ð ния в месте однофазного замыкания на землю, что выгодно отличает изобретение от аналогичных известных устройств.