Устройство для защиты распределительных сетей от замыкания на землю

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ,, содержащее наружный контур заземления, внутренний контур заземления, первую и вторую выводные шины, первое и второе реле, тока, контакты которых введены в цепь питания исполнительного органа, при этом внутренний контур заземления соединен через первое и второе реле тока и выводные шины с внешним контуром заземления, отличающееся тем, что, с целью повьшения селективности и чувствительности устройства, внутренний контур заземления выполнен разомкнутым, при этом во внешний зазенления последовательно подключен отрезок шины, усиленньм по сечению, к первому концу которого через первую выводную ши«у и первое реле тока подключен первый вьюод внутреннего контура заземления, второй вывод косл торого через второе реле тока и вторую вьшодную шину подключен к второму концу отрезка шины, усиленного по сечению. §

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3633108/24-07 (22) 15.07.83 (46) 07.02.85. Бюл. й-. 5 (72) М.И. Векслер (71) Московско-Курское отделение

Московской железной дороги (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Грубер Л.О. и др. Электричес кие станции и тяговые подстанции.

М., "Транспорт", 1964 с. 423, 314315, рис. 9-5, 9-6.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 264516, кл. Н 02 Н 7/22, 1970. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ,. содержащее наружный контур заземления, внутренний контур заземления, первую и вторую выводные шины, первое и второе реле тока, контакты которых введены в.Л0„„1 8875 А

4 у Н 02 H 3/16; Н 02 Н 7/22 цепь питания исполнительного органа, при этом внутренний контур заземления. соединен через первое и второе реле тока и выводные шины с внешним контуром заземления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повьнпения селективности и чувствительности устройства, внутренний контур заземления выполнен разомкнутым, при этом во внешний контур затеяления последовательно годключен отре зок шины, усиленный по сечению, к первому концу которого через первую выводную шину и первое реле тока подключен первый вывод внутреннего контура заземления, второй вывод ко- Е торого через второе реле тока и вторую выводную шину подключен к второму концу отрезка шины, усиленного по сечению.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения защиты в сети с бронированными кабельными фидерами, в не

ro дополнительно введены третья и четвертая выводные шины, третье и четвертое реле тока, контакты которых введены в цепь питания исполнительного органа, и дополнительный второй внутренний контур заземления, при этом к первому концу отрезка шины, усиленного по сечению, через третью выводную шину и третье реле тока

1 38875. подключен первь.й вывод дополнительного второго внутреннего контура заземления, второй вывод котсporo через четвертое реле тока и четвертую выводную шину подсоединен к второму концу отрезка шины, усиленного

bio сечению, который расположен в месте соприкосновения бронированных кабельных фидеров с грунтом, причем перемычки заземления бронированных кабельных фидеров подключены к дополнительному второму внутреннему контуру заземления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрифицированного железнодорожного транспорта, и может быть использовано .в различных электроустановках, расположенных в зонах протекания блуждающих токов различного происхождения.

Известно устройство для защиты электроустановок с оперативным источником постоянного тока для вторичных 10 цепей, содержащее внутренний и на-, ружный заземляющие контуры и установлены в рассечках соединений между указанными контурами реле тока, связанные с исполнительными органами 1 . 15

Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность к то:кам повреждений защищаеяых электро-. установок и неселективность, приводящая к ложным отключениям электро- .20 установок при протекании по контурам их заземления блуждающих постоянных и переменных токов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является,2S устройство для защиты от замыканий ча землю в распределительных сетях постоянного тока, содержащее оперативный источнИк постоянного тока для вторичных цепей, предохранители, gg внутренний и наружньпЪ, заземляющие контуры и подключенные в рассечках .между указанными контурами поляризованные репе тока, связанные с испол. зз

Недостатками известного устройства являются пониженная надежность. чувствительной ступени защиты из-за после- довательного включения контактов поляризованных -реле тока, неселективность ее по отношению к блуждающим токам из-за малого входного сопротивления внутреннего контура заземления, а также соединений, шунтирующих. реле тока в электроустановках с ка бельными выводами высоковольтных фидеров.

Цель изобретения — повьппение селективности и чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты распределительных сетей от замыкания на землю, содержащее наружный контур заземления, внутренний контур заземления, первую и вторую выводные шины, первое и второе реле тока, контакты которых введены в цепь питания исполнительного органа, при этом внутренний контур заземления соединен через первое и второе реле тока и выводные шины с внешним контуром заземления, внутренний контур эаземления выполнен разомкнутым, при этом во внешний контур заземления последовательно подключается отрезок шины, усиленный по сечению, к перВому концу которого через первую выводную шину и первое реле тока подключен первый вывод внутреннего контура заземления, второй вывод которого через второЕ реле тока и вторую выводную шину подсоединен к второму концу отрезка шины, усиленного по сечению.

1138875 4

При этом с целью обеспечения защиты в электроустановках с бронированными кабельными фидерами, дополнительно введены третья и четвертая выводные шины, третье и четвертое реле тока, контакты которых введены в цепь питания исполнительного органа, и дополнительный второй внутренний контур заземления, при этом к первому концу отрезка шины, усилен- 10 ного по сечению, через третью выводную шину и третье реле тока подключен первый вывод дополнительного второго внутреннего контура заземления, второй вывод которого через 15 четвертое реле тока и четвертую выводную шину подсоединен к второму концу отрезка шины, усиленного по сечению, который расположен в местесоприкосновения бронированных кабель- 20 ных фидеров с грунтом,,причем перемычки заземления бронированных ка--. бельных фидеров подключаются к дополнительному второму внутреннему контуру заземления. 25

На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные схемы устройства для электро установок с воздушными и кабельными выводами высоковольтных питающих фидеров соответственно. зо

Для установок с воздушными фиде,рами (фиг. i ) устройство содержит наружный контур 1 заземления, первый внутренний контур 2 заземления, первую 3 и вторую 4 выводные шины, отрезок шины 5, усиленный по сечению, первое 6 и второе 7 реле тока, исполнительный орган 8 с источником питания, электроустановку 9, электрооборудование 10 и высоковольтные распре-,40 делительные шины 11 с воздушными фидерами (не показаны).

На кратчайшем по периметру участке между местами установки первого

6 и второго 7 реле тока внутренний контур 2 заземления содержит разрыв.

Таким образом, на участке между мес тами установки реле 6 и 7 тока внутренний контур 2 заземления выполнен в ниде протяженного разомкнутого многоугольника, длина которого по периметру во много раз превьппает ограниченную длину отрезка шины 5, усиленного по сечению.

Для установок с кабельными фи- 55 дерами (фиг. 2) устройство дополнительно содержит бронированные силовые кабели 12, дополнительный второй внутренний контур 13 заземления, перемычки 14 заземления бронированных кабельных фидеров на дополнительный внутренний контур заземления, третью 15 и четвертую 16 выводные шины, третье 17 и четвертое 18 реле тока, выходные контакты которых также подключены к исполнительному органу.

Выводными шинами 15 и 16 с реле тока 17 и 18 в их рассечках концы дополнительного внутреннего контура

13 присоединены к отрезку шины 5 наружного контура заземления в точках

А и В совместно с выводными шинами

3 и 4. На участке между местами установки реле 17 и 18 тока внутренний контур 13 заземления выполнен в виде разомкнутого многоугольника, длина которого по периметру во много раз превышает ограниченную длину отрезка шины 5 между точками подключения к наружному контуру заземления.

Устройство по первому варианту .работает следующим образом.

При перекрытии изоляции, например, высоковольтных распределительных шин 11 или другого заземленного на внутренний контур 2 заземления электрооборудования 10 i „. протекая через первое 6 и второе 7 реле, вызывает их срабатывание и правильное отклю1 чение электроустановки по цепям исполнительного органа 8.

Неселективное срабатывание устройства и ложное отключение электроустановки вызывает составляющая блуждающего тока i при условии, что г превышает ток уставки д„ первого

6 илн второго 7 реле по величине. Величи- . на тока i> определяется разностью потенциалов а Н = М вЂ” 8 между точками подключения внутреннего контура 2 заземления к нар..жному контуру 1 и отношением сопротивления К отрезка шины 5 длиной Ф

1 к входному сопротивлению К2 внутреннего контура заземления длйной 1г.

Чем меньше разность потенциалов ЬН

= Ч вЂ” Чв и отношение сопротивле.— ний R к К2. тем меньше составляющая тока i г и вероятность ложного отключения электроустановки.

Качество защищенности внутреннего контура. заземления от помех оценивают коэффициентом растекания блуждающего, тока К = - . г

Задавшись ожидаемой величиной блуждающего тока i, коэффициентом

3 1138 надежности К и желаемой чувствительЦ ностью защиты, т. е. током уставки реле 6 и 7 i = К„ i, определяют требуемый коэффициент растекания блуждающего тока К . Далее по коэффициенту К и известному значению входного сопротивления R2 внутрен.него контура заземления, которое регламентировано длиной 2, сечением S> и материалом его шин, опреде- 10 ляют R а по нему длину 2„ и сечение S. отрезка шины 5 наружного кон1 тура заземления, к которому надлежит подключить выводные шины внутреннего контура заземления. В условиях 11 существующих электроустановок уменьшив практически до 2-3 м длину 2 от1 резка шины 5 и увеличив его сечение в 2-3 раза по отношению к сечению шин внутреннего контура заземления, 20 создав разрыв на кратчайшем по периметру участке внутреннего контура заземления между местами установки реле тока, а в отдельных случаях увеличив длину Р внутреннего конту- 25

2 ра за счет выводов 3 и 4 ограничиЭ вают ток 12 до величин, недостаточных для неселективного срабатывания реле 6 и 7.

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

При перекрытии изоляции оборудования, заземленного на внутренний контур 2, ток i вызывает правильное отключение электроустановки как и в первом варианте. При пробое изоляции бронированных кабелей 12 ток вызывает срабатывание третьего 17 или четвертого 18 реле тока, что приводит к правильному отключению электроустановки по цепям исполнительного органа 8.

Неселективное срабатывание устрой-. ства и ложное отключение электроустановки вызывают составляющие i2 и i> < блуждающего тока при условии, что

975 превышает ток уставки 1 „первого или второго реле 6 и 7 тока, а i — ток уставки i lz третьего 17 или четвертого 18 реле тока. Величина тока

У определяется разностью потенциалов

6U = М вЂ” Ч между точками подключения первого 2 и дополнительного 13 внутренних контуров заземления к наружному контуру 1 и отношением сопротивления R отрезка шины 5 ограни1 ченной длиной 2 к входному сопротив1 лению R< внутреннего контура 2 длиной 22 и к входному сопротивлению R3

Ъ внутреннего контура 13 длиной

Уменьшением до 2-3 м длины 2„ отрезка шины 5 и увеличением его сечения по отношению к сечению шин внутренних контуров 2 и 13 заземления, созданием разрыва на кратчайшем по периметру участке внутренних контуров заземления между местами установки .реле тока, а в отдельных случаях и увеличением длины Х и Р внутрен2 3 них контуров за счет выводящих шин

3, 4 и 15, 16 ограничивают токи и до величин, недостаточных для неселективного срабатывания реле 6, 7 и 17, 18 тока. По этим же причинам токи, си с, циркулирующие по кон туру 13 и оболочкам кабелей 12 за счет разности потенциалов М, — с и — 8, также недостаточны для того, чтобы вызвать.неселективные срабатывания реле 6, 7 и 17, 18 тока, Одновременно с повышением селективности появляется возможность повысить чувствительность устройства в 2050 раз.

Экономическая эффективность использования изобретения складываетоя из экономии затрат на незапланированные перебои питания потребителей и повторные включения электроустановок в работу после их ложных отключений, а также затрат на восстановление термических повреждений аппаратуры.

1138875

Составитель Н. Чутчев

Редактор И. Николайчук Техред И.Асталош

Корректор О. Луговая

Заказ I0700/41 Тираж 620

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4