Устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью

и 0(: и. * .,;;,, О П И б"А" Й И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

>536555

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.04.75 (21) 2129789 07 (51) М.Кл г Н 02 Н 3/1 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.11.76. Бюллетень ¹ 43 (45) Дата опубликования описания 26.01.77

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.316.925 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

О. А. Петров, А. И. Сидоров и Ю. В. Ситчихин

Челябинский политехнический институт имени Ленинского комсомола (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

И КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЪЮ

Изобретение может быть .использовано в сетях с малыми токами замьвкания на землю.

Известны различные способы и устройства защиты от однофазных замыканий,на землю, Известно устройство, реагирующее на ток и напряжение нулевой, последовательности (1).

В этом устройстве использован принцип соответст вия знака токов и напряжения нулевой последовательности. В компенсированных сетях в,режиме перекомпенсации данное устройство неработоспособно.

Известен способ, по .которому вводятся в сеть модулированные импульсы с момента возникновения однофазного замыкания на землю (2). Недостатком этого способа является ограниченность частоты вводимых импульсов в зависимости от емкости сети.

Прототипом является устройство, основанное на принципе наложения, выпрямленного тока на контролируемую сеть.

В,этом устройстве в качестве р еагирующего органа применен релаксационный генератор, выполненный на двухэлектродной лампе тлеющего разряда. Оперативный ток вводится в сеть с помощью конденсатора, который заряжается от сети через вентиль. Повреждение изоляции фиксируется по изменению напряжения на сопротивлении, включенно м в цепь этого конденсатора. К недостаткам дан.ного устройства относится неселективность в работе, так как применяемый способ, выделения оперативного напряжения,при наличии .нескольких присоединений не зтозволяет выявить поврежденную линию; используемый реб лаксационный генератор обладает низкой помехоустойчивостью, так как может .возбуждаться от интенсивных промышленных, помех.

Кроме того, предложенный в этом устройстве защиты генератор частоты неприемлем

1О для сетей с напряжением выше 1 000 В. Это овязано с тем, что на вторичной стороне трансформаторов тока и напряжения в рассматриваемом случае постоянно составляющей не возникает.

15 Цель .изобретения — увеличение .надежности и селективности работы защиты.

Для этого предлагаемое устройство содержит обмотку со средним выводом, равномерно намотанную на тороидальном сердечнике, 2о через который пропускается кабель защищаемого присоединения, причем обмотка подключена к генератору, а выход генератора через нуль-орган связан с исполнительным реле.

Генератор, выполнен на двух транзисторах, коллектор каждого .из которых соединен через стабилитрон с базой другого, эмиттеры подключены к плюсу источника питания, а средний вывод обмотки сердечника — к отрицательному полюсу, Зо На фиг. 1 дана схема установки защиты

536555

50

55 в сети, где 1 — сеть с изолированной .или компенсированной нейтралью; 2 — защищаемое присоединение; 8 — диод; 4 — сопротивление; 5 — обмотка со средним выводом, намотанная на тороидальном сердечнике; б— генератор; 7 — нуль-орган, содержащий избирательный усилитель и компаратор; 8 — исполнительный орган; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства.

Управляемый генератор собран на транзисторах 9 и 10, в коллекторно-базовые цепи которых включены стабилитроны 11 и 12. На тороидальном сердечнике равномерно намотана обмотка, концы которой соединены с транзисторами 9 .и 10, а средний вывод через резистор 18 .подсоединен к «минусу» дополнительного источника питания. С нуль-органом управляемый генератор соединен конденсатором 14 и резисторами 15 и 16. Избирательный усилитель нуль-органа, выполнен на операционном усилителе 17, в обратную связь которого включен двойной Т-образный мост, содержащий резисторы 18 — 22 .и конденсаторы

28 — 25. Избирательный усилитель соединен разделяющей емкостью 26, диодами 27 и 28 и сглаживающей RC-цепочкой 29, 80 с компаратором..Последний выполнен на операционном усилителе 81, во входную цепь которото включены резисторы установки 32 и 88, а в цепь обратной связи — резистор 84.

Исполнительный орган, соединенный с нуль-органам,,выполнен,на транзисторе 85 и реле 86.

Конденсаторы 87, 88 и 89 включены в цепи коррекции о перац ионных усилителей 17 и 81.

Защита 1п рисоединения от замыкания на землю осуществляется следующим образом.

Пр и отсутствиями замыкания .на землю генератор б работает с частотой fo .и на выходе избирательного усилителя нуль-органа 7, .настроеннаго на эту частоту, имеет место максимальный сигнал частоты fo, котарый выпрямляется (диоды 27 и 28), сглаживается и сравнивается с величиной уставии кампаратора нуль-0ipll ана, Так как этот сигнал превышает устаэиу:компаратара, транзистор 85 закрыт и реле иаполнительного органа 8 обесточено.

При замыканиями какой-либо фазы защищаемого присоединения:в сети появляется выпрямлен ный ток, создаваемый с помощью диода и сопротивления, содержащий переменную и TI0сгоииную составляющие. Постоянная составляющая, протекая через место замыкания, благодаря эффекту подмагничивания уменьшает индуктивность обмотки, расположенной па тораидалыном сердечнике.

Вследствие этого уменьшается время, в течение которого появляется отп и рающий сигнал на базе каждого из транзисторов генерато ра, определяемый напряжением пробоя стабилитрона, т. е. увеличивается частота геяерато ра. Это резко уменьшает .величину выходного сигнала избирательного усплителя нуль-органа, который стаHQBIHTlcsl меньше уставии компаратора, транзистор 85 открывается и реле .исполнительного органа подает сигнал на отключение поврежденного присоединения.

Ввиду того, что при нормальном режиме на выходе избирательного усилителя имеетсч максимальный сигнал, то при любом повреждении в цепях защитнопо устройства .и исчезновении этого сипнала защищаемое присоедипе н ие отключается. Благодаря этому осуществляется самоконтроль иоира внасти устройства защиты, Поскольку данное устройство обладает селективностью;действия и обеспечивает самоконтроль, применение его в электрических сетях промышленных предприятий повысит надежность и безапаснасть этих сетей.

Формула изобретения

Устройство для защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной и компенсироваиной нейтралью, содержащее,источн ик выпрямленного оперативлого тока, последовательно соединенные трансфорлатарный датчик тока контролируемой сети и генератор, дополнительный источник питания и исполнительный орта и, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и селективности, генератор выполнен на двух тра нзисторах, коллектор одного из которых соединен через стабилитрон с базой другого, эмиттеры подключены к однаму полк>су,даполнительного источника пита пня, а другой полюс через резистор соединен со средним вывадом вторичной обмотка упомянутого датчанка тока, который вьгполнен на тороиде, причем выход генератора соединен с исполнительным органом через н уль-о|рган.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское св идетельсгво СССР № 172898, М. Кл Н 02 Н 3/16, 1963.

2. Авторское свидетелыство СССР ¹ 445959, М. Кл г H 02 Н 3/16 1972

3. Авторское св идетелнство СССР ¹ 162207, М. Кл. Н 02 Н 3/16, 1959 (прототип) .

536555

Составитель Л. Васькова

Техред Е. Подурушина Корректор В. Гутман

Редактор В, Дибобес

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1150/1755 Изд. № 330 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5