Патент на изобретение №2334331

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДВОЙНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

(57) Реферат:

Использование: в области электроснабжения для повышения надежности питания потребителей и обеспечения электро- и пожаробезопасности. Устройство содержит источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечего диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый конденсатор и первый резистор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор, выходной орган, трансформатор напряжения с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, однофазный диодный мост, связанный входами с обмоткой, трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу однофазного диодного моста подключены непосредственно параллельно соединенные третий резистор и четвертый конденсатор, а через первый диод – параллельно включенные четвертый резистор и пятый конденсатор, причем параллельно первому диоду включен второй встречно включенный диод и второй реагирующий орган, соединенный с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реагирующего органа, а выход элемента И связан с выходным органом. 1 ил.

Изобретение относится к области электроснабжения и может быть использовано для повышения надежности питания потребителей и обеспечения электро- и пожаробезопасности при эксплуатации электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью путем своевременного оповещения обслуживающего персонала подстанции и дальнейшего отключения повреждений.

Известно устройство токовой защиты [1], содержащее реагирующие органы, соединенные с элементами выдержки времени, которые через промежуточные усилители подключены к выходному органу. Это устройство реагирует на увеличение тока при междуфазных коротких замыканиях в линии и при двойных замыканиях на землю.

Недостатком этого устройства является невозможность отличия междуфазных коротких замыканий и двойных замыканий на землю. Кроме этого устройство не реагирует на удаленные двойные замыканий на землю.

Известно также устройство токовой защиты [2], содержащее пусковые органы, элементы выдержки времени, ячейки НЕ, И, ИЛИ, ПАМЯТЬ и выходной орган, в котором пусковые органы с разными уставками соединены с двумя входами ячейки И, причем пусковой орган с меньшей уставкой соединен с третьим входом этой ячейки через элементы выдержки времени, НЕ и ИЛИ, а выход ячейки И через элемент ПАМЯТЬ соединен с другим входом указанной ячейки ИЛИ и выходным органом.

Недостатком этого устройства является невозможность различия междуфазных коротких замыканий на линии и двойных замыканий на землю как на одной, так и на разных линиях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство самонастраивающейся токовой защиты для линий 6-10 кВ [3], содержащее источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечего диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый резистор и первый конденсатор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор и выходной орган.

Недостатком этого устройства является невозможность различия междуфазных коротких замыканий на линии и двойных замыканий на землю как на одной, так и на разных линиях.

Предлагаемое изобретение направлено на регистрацию двойных замыканий на землю, которые приводят к разрушению опор линий электропередачи, а также представляют опасность для жизни людей и животных, когда одно из повреждений изоляции расположено на трансформаторном пункте.

Это достигается тем, что в устройстве для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащем источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечего диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый конденсатор и первый резистор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор, выходной орган, согласно предлагаемого изобретения введен элемент И, трансформатор напряжения с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, третий и четвертый резисторы, четвертый и пятый конденсаторы, второй реагирующий орган, два диода и однофазный диодный мост, связанный входами с обмоткой трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу однофазного диодного моста подключены непосредственно параллельно соединенные третий резистор и четвертый конденсатор, а через первый диод – параллельно включенные четвертый резистор и пятый конденсатор, причем параллельно первому диоду включен второй встречно включенный диод и второй реагирующий орган, соединенный с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реагирующего органа, а выход элемента И связан с выходным органом.

На фиг.1 представлена схема устройства для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью. Предлагаемое устройство содержит источник питания – силовой трансформатор 1, включенные в две фазы трансформаторы тока 2, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, преобразующие ток в напряжение 3. Выходы трансреакторов соединены с входами многоплечего диодного моста 4, к выходу которого подключены параллельно первый конденсатор 5 и первый резистор 6, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора 10, второго резистора 9 и первого реагирующего органа 8, который воздействует на свой контакт 11, параллельно реагирующему органу подключен третий конденсатор 7. В устройство введен трансформатор напряжения 16 с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу которого подключен однофазный диодный мост 20, с выхода которого запитаны третий 18 и четвертый 24 резисторы, четвертый 17 и пятый 23 конденсаторы, а также два диода 21, 22 и второй реагирующий орган 19, который воздействует на свой контакт 25, элемент И из последовательно включенных выходных контактов 11 и 25 реагирующих органов 8 и 19, воздействующий на исполнительный орган 26.

Устройство для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью работает следующим образом.

Устройство реагирует на резкое увеличение величины тока при двойном замыкании на землю и на снижение напряжения на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения.

В рабочем режиме работы сети при изменении тока нагрузки напряжение на выходе многоплечего диодного моста 4 изменяется плавно, и его уровень на конденсаторе 5 изменяется также плавно, реагирующий орган 8 не срабатывает. На выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник, трансформатора напряжения 16 напряжение нулевой последовательности близко к нулю, поэтому второй реагирующий орган 19 также не срабатывает.

При замыкании на землю одной фазы на линии, подключенной через выключатель 13, в точке 15 на выходе обмотки трансформатора напряжения 16, соединенной в разомкнутый треугольник, появляется напряжение нулевой последовательности, близкое к 100 В, которое подается на входы диодного моста 20. На выходе диодного моста 20 заряжаются конденсаторы 17 и 23 до одинакового уровня напряжения, поэтому второй реагирующий орган 19 не срабатывает.

Замыкание на землю одной фазы в точке 15 приводит к увеличению фазных напряжений неповрежденных фаз до линейного напряжения, поэтому возможно повреждение изоляции на другой фазе в другой точке 14 сети. Тогда протекает ток двойного замыкания на землю по контуру: одна фаза источника – трансформатор тока 2, выключатель 13, провод линии, повреждение изоляции 15, земля, второе повреждение в точке 14 на другой линии, выключатель 12, источник питания 1. Этот ток двойного замыкания на землю значительно превышает ток нагрузки, поэтому резко увеличивается и вторичный ток трансформатора тока 2, что приводит к резкому увеличению напряжения на выходе трансреактора 3. Соответственно резко увеличивается напряжение на выходе диодного моста 4, что приводит к протеканию тока через конденсатор 10, резистор 9 и первый реагирующий орган 8. От этого тока срабатывает реагирующий орган 8 и замыкает свои контакты 11, остающиеся в сработавшем состоянии на незначительное время. Одновременно с увеличением тока при двойном замыкании на землю снижается напряжение нулевой последовательности на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения 16. Тогда конденсатор 17 быстро разряжается на сопротивление 18, а конденсатор 23 разряжается на сопротивление 18 через диод 22 и второй реагирующий орган 19, при этом второй реагирующий орган 19 срабатывает и замыкает свои контакты 25. Этим самым подается питание на исполнительный орган 26, который сигнализирует наличие двойного замыкания на землю.

Междуфазные короткие замыкания на линиях также приводят к увеличению тока в первичной и во вторичной цепи трансформаторов тока 2, увеличивается напряжение на выходе трансреакторов 3 и выпрямительного моста 4. От резкого изменения напряжения на выходе выпрямительного моста 4 от протекания зарядного тока конденсатора 10 через резистор 9 и реагирующий орган 8 срабатывает реагирующий орган 8 и подает сигнал на один вход логического элемента И. Но при междуфазном коротком замыкании не появляется напряжение нулевой последовательности на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник, трансформатора напряжения 16, поэтому второй реагирующий орган 19 не срабатывает. Соответственно не срабатывает и исполнительный орган 26.

Источники информации

1. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – СПб.: Политехника-сервис. – 2005. – 350 с.

Формула изобретения

Устройство для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечевого диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый конденсатор и первый резистор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор, выходной орган, отличающееся тем, что введен элемент И, трансформатор напряжения с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, третий и четвертый резисторы, четвертый и пятый конденсаторы, второй реагирующий орган, два диода и однофазный диодный мост, связанный входами с обмоткой трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу однофазного диодного моста подключены непосредственно параллельно соединенные третий резистор и четвертый конденсатор, а через первый диод – параллельно включенные четвертый резистор и пятый конденсатор, причем параллельно первому диоду включен второй встречно включенный диод и второй реагирующий орган, соединенный с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реагирующего органа, а выход элемента И связан с выходным органом.

РИСУНКИ