Устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью

Устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ЭЛЕКЗЗРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее определитель замкнувшейся на землю фазы, подключенный входами к фазам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих тиТЕК.А выключателей включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной фазы, установленные на приемном кон;це каждого фидера между фазами сети .и землей, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей от провода на различных участках электрической сети, каждый фидер снабжен определителем обрыва фазы в виде трехантенного фильтра напряжений нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствую- § щих блоков искусственного заземления (Л поврежденной фазы и дополнительно введен анализатор неполнофаэного режима, выполненный в виде логического блокад состоящего по числу фаз. из элементов максимгшьного и минимального напряжений, входные цепи которых попарно по;:№лючены к фазам сети у подстанции, а выходные цепи соединены последовательно и реализуют Од 4;: логические функции и подключены к входам упомянутых заэемляющих выключателей.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3369497/24-07 (22) 18.. 12. 81 (46) 07.08.83. Вюл, В 29

{72) Э.Д. Шефера В.О. Жидков, 10.Н..Ильин и Ю.A. Меновщиков (7l) Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства и Socточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 621.316.925(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

9 792439, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.

2. Сагутдинов P.18. Исследование и разработка емкостных преобразователей напряжения для контроля режимов электрических сетей сельскохо зяйственного назначения. Автореф. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. М., 1979, с. 11-13.

3. Авторское свидетельство СССР

В 746801, кл. Н 02 Н 3/16« 1971. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ OT

ОДНОФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ЭЛЕКЗРИЧЕСКОЙ СЕТИ С HSOJIHPOBAHHOH НЕЙТРАЛЬЮ . содержащее определитель замкнувшейся на землю фазы, подключенный входами к фазам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих

„.SU„„1 А 3(ЯЭ Н 02 Н 3.16 Н 02 Н 5 10 выключателей, включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной фазы, установленные на приемном кон,це каждого фидера между фазами сети .и землей, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей от обрывов провода на различных участках электрической сети, каждый фидер снабжен определителем обрыва фазы s виде трехантенного фильтра напряжений нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствую- Е Ф щих блоков искусственного заземления поврежденной фазы, и дополнительно введен анализатор неполнофазного режима, выполненный в виде логического блока, состоящего по числу фаз иэ элементов максимального и мини- ф мального напряжений, входные цепи которых попарно подключены к фазам сети у подстанции, а выходные:цепи соединены последовательно и реализуют логические функции

У =Хд){ВХс v8--Х х8Хс,. (с=Хдх Хс и подключены к входам упомянутых заземляющих выключателей.

1034116

Изобретение относится к защите электрических сетей от неполнофазных и несимметричных режимов работы и может быть использовано в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью, питающих потребители сель- 5 скохозяйственного назначения.

Известно устройство для защиты участка воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью от несимметричных режимов, содержащее 10 установленные по обе стороны от защищаемого объекта датчики контроля режимов, выполненные в виде антенных фильтров напряжения обратной последовательности и воздействующие на цепи отключения потребителей и сигнализации при обрыве провода питающей линии или замыкании на землю в сети (1, Известно также устройство, использующее в качестве датчика контроля режимов трехантенный фильтр напряжения нулевой последовательности, позволяющее обнаруживать поврежденную фазу при обрыве провода питающей сети, т.е. устройство может быть использовано в качестве определителя обрыва фазы (2 3.

Недостатками этого устройства является невозможность обеспечения электроснабжения потребителей при обрыве провода, что приводит к длительным простоям технологического оборудования сельскохозяйственного производства. Кроме того, в месте обрыва провода длительно (до устра- 35 нения повреждения) сохраняется опасность поражения электротоком людей и животных.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст-40 ройство для защиты от замыкания на землю, содержащее включенный со стороны источника питания (на подстанции) определитель замкнувшейся на землю фазы сети, выходные замыкающие 45 контакты которого включены в соответствующие цепи заземляющих выключателей с пофаэным управлением, включенных между шинами подстанций и землей, а каждый отходящий фидер снабжен вторым комплектом заземляющих выключателей, установленных в ячейках распредустройства подстанции.

При возникновении однофазного замыкания на землю срабатывает заземляющий выключатель и соединяет поврежденную фазу с землей на шинах подстанции и в. ячейке фидера, на котором произошло замыкание, со стороны линии. После отключения фидера эа- 60 эемляющий выключатель, установленный .s ячейке поврежденного фидера остается включенным до тех пор, пока не прекратится подпитка места замыкания

ЭДС выбегов синхронных двигателей, чем и обеспечивается электробезопасность (3 ).

Однако устройство имеет существенный недостаток, заключающийся

s невозможности з ащиты потребителей при обрывах провода на различных участках электрической сети, что не позволяет обеспечить бесперебойность электроснабжения потребителей при обрыве одного иэ проводов линии.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты потребителей при обрывах провода на различных участках электрической сети, указанная цель достигается тем, что устройство для защиты от однофазных повреждений в электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее определитель замкнувшейся на землю фазы, подключенный входами к фазам сети у подстанции, а выходными цепями - к входам заземляющих выключателей, включенных между шинами подстанции и землей, и блоки искусственного заземления поврежденной фазы, установленные на приемном конце каждого фидера между фазами сети н землей, каждый фидер снабжен определителем обрыва фазы в виде трехантенного фильтра напряжения нулевой последовательности, установленного на приемном конце фидера у потребителя, выходы которого присоединены к входам соответствующих блоков искусственного заземления поврежденной фазы, и дополнительно введен общий анализатор неполнофазного режима, выполненный в виде логического блока, состоящего по числу фаз из элементов максимального и минимального напряжений, входные цепи которых попарно подключены к фазам сети у подстанции, а выходные цепи соединены последовательно и реализуют логические функции

У -ХдХ Х, (=Х„Х Х, М =Х Х Х и подключены к входам упомянутых заземляющих выключателей.

На фиг. l изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 и 3— векторные диаграммы напряжений при однофазном замыкании на землю без обрыва и за местом обрыва провода.

Устройство состоит из анализатора

1 кеполнофаэного режима, включающего релейные элементы 2 - 4 максимального напряжения и элементы 5 — 7 — минимального напряжения, подключенные к источнику 8 фаэных напряжений. Элементы 2 - 4 имеют по одному выходу

9 11 соответственно, а элементы

5 - 7 - по два выхода 12 - 17 соответственно. Укаэанные выходы соединены последовательно в три цепи в следующих сочетаниях: 9, 14, lб;

10, 12, 17; ll, 13, 15. Эти цепи че1034116 реэ диоды 18 - 20 подключены к приводам 21 - 23 заземляющих выключателей 24, — 26 с пофазным управлением, которые в свою очередь присоединены к шинам А, В, С подстанции.

К источнику 8 фаэных напряжений подключены также релейные элементы

27 - 29 максимального напряжения определителя 30 замкнувшейся на землю фазы (без обрыва провода). Элементы 27 - 29 имеют соответственно по 10 два выхода - 31 и 32; 33 и 34; 35 и

36, объединенных в три цепи в сочетаниях 31 и Зб; 32 и 34; 33 и 35.

Эти цепи через диоды 37 - 39 подключены также к приводам 21 - 23 выключателей 24 — 26.

На приемном конце линии, питающей потребительский трансформатор 40, имеются также заземляющие выключатели 41 - 43 с пофазным управлением, присоединенные к фазам питающей линии. Приводы 44 - 46 выключателей

41, - 43 присоединены к выходам определителя 47 обрыва фазы, установленного на приемном конце линии.

В исходном состоянии (сеть не повреждена) на выходы пороговых элементов 2 - 7 и 27 - 29 воздействуют номинальные фазные напряжения.

При этом элементы максимального напряжения 2 — 4 и 27 — 29 не возбуж- 30 дены, так как фазного напряжения недостаточно для их срабатывания, а их выходы соответствуют логическим нулям (разомкнуты), Элементы же минимального напряжения 5 — 7 воэбуж- 35 дени, но состояние их выходов 12

17 также соответствует логическим нулям, так как их контакты разомкну» ты. Следовательно, оперативное напряжение (от источника питания ) не 40 будет подаваться на приводы 21 — 23 заземляющих выключателей 24 — 26.

Приводы выключателей 41 - 43 также обесточены, вследствие того,что определитель 47 обрыва .фазы не воэбуж- 45 ден, сеть. работает в нормальном режиме.

При появлении замыкания на землю, например, в точке К фазы А вследствие пробоя изоляции или прикосновения к фазе заземленными предметами модули векторов фазных напряжений неповрежденных фаз В и С возрастают (фиг.2). и достигают порогов срабатывания релейных элементов максимального напряжения 3,4 и 28,29. При

55 этом их выводы 10, 11 и 33 — Зб переходят в состояние, соответствующее логическим единицам (контакты замкну60 тые). Вследствие этого через цепь, образованную выходами 33, 35 и диодом

37, оперативное напряжение приклады.вается к приводу 21 выключателя 24.

Последний срабатывает и заземляет фазу А, снижая тем самым потенциал ее относительно земли до значения у близкого к нулю. При этом в месте естественного .пробоя фазы дуга гаснет, а шаговые напряжения не превышают допустимых по условиям электро-. безопасности значений. Выключатели

41 - 43 не срабатывают, так как определитель 47 обрыва фазы на несимметричный режим (т.е. при замкнувшейся на землю фазе) не реагирует.

В таком состоянии (фаза A искусственно замкнута на землю на подстанции) сеть может работать без нарушения электроснабжения потребителей до устранения замыкания в точке К оперативным персоналом.

При обрыве провода, например, в точке К определитель 47 обрыва фазы возбуждается и, селективно опре2 делив повредившуюся фазу, дает через привод 44 команду на срабатывание выключателя 41. Последний срабатывает и соединяет фазу А с землей со стороны потребителя. При этом модули фаэных напряжений в системе приобретают следующие значения (фиг. 3) на поврежденной фазе

U =1 5V на неповрежденных фазах

А I ФНI

0 = 0 = 2 О (под ()ф„обозначены

Ь С 2 ф.н. модули фазных напряжений в.нормальном режиме работы сети). Анализатор

1 неполнофазного режима, установленный на подстанции, реагирует на возникающую несимметрию напряжений, а именно: элемент 2 максимального напряжения, подключенный к фазе A источника 8 фазных напряжений возбуждается и замыкает свой выход 9 (контакт), а элементы б и 7 минимального напряжения вследствие снижения воздействующих на них напряжений теряют возбуждение (отпускают якоря), а их выходные элементы 14 - 17 приобретают состояние логических единиц (контакты замыкаются). Поэтому в цепи, образованной выходными элементами 9, 14 и 16 оказываются реализованными три логические единицы и, следовательно, оперативное напряжение через диод 18 прикладывается к приводу 21 заземляющего выключателя

24. Последний срабатывает и искусственно эаземляет фазу A на шинах подстанции.

Вследствие этого оборванная фаза

A оказывается с двух сторон - у потребителя и на подстанции - заземленной, и электроснабжение потребителя осуществляется в течение времени, необходимого для устранения повреждения оперативным персоналом, по двум здоровым фазам В и С н земле. При этом устраняется опасность поражения людей и животных в месте обрыва провода, так как потенциал его относительно земли близок к нулю.

103411 6 9

4 z a

p --/ßÓ/@, Вил E

ВНИИПИ Заказ 5637/55 Тираж 617 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4

При отключении защищаемой линии от питающей подстанции для ремонта линии устройство защиты автоматически возвращается .в исходное состояние.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет исключить про- 5

4 =Фвл

l

1 стон технологических установок потребителя, выход иэ строя двигателей потребителя и обеспечить электробезопасность при одиофаэных повреждениях (замыканиях на землю.и обрывах проводов) в питающих линиях.