Способ направленной импульсной защиты от однофазного замыкания на землю в сетях с компенсированной и изолированной нейтралью

Способ направленной импульсной защиты от однофазного замыкания на землю в сетях с компенсированной и изолированной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ НАПРАВЛЕННОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ЗАЩИТЫ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ И ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, включающий измерение мгновенных значений тока нулевой последовательности и опорной величины при переходном про цессе, возникающем в момент нарушения изоляции фазы сети на землю, сравнение и запоминание начальных знаков переходного тока и опорной величины и выдачу командного воздействия на исполнительные органы при совпадении .знаков указанных величин, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и устойчивости функционирования , в качестве опорной величины ис пользуют скорость нарастания мгновенных значений напряжения нулевой последовательности переходного процесса в момент нарушения изоляции, { фиксируемый по факту броска пере (П ходного тока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Д) Н 02 Н 3/16 (21) 3377832/24-07 (22).06.01.82 (46) 07.03. 84. Бюл. Р 9 (72) О.В.Лебедев, В.A.DIóèí и A.Ì,×óõèí (71) Ивановский ордена "Знак Почета" знергетический институт им. В;И.Ленина (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 136445, кл. Н 02 Н 3/16, 1961, 2. Авторское свидетельство СССР

9 574810, . H 02 H 3/16, 1975. (54) (57) СПОСОБ HAIIPABJIEHHOA ИМПУЛЬСНОЙ ЗАЩИТЫ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ

HA ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ

И ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, включающий измерение мгновенных значений

„„SU„„07 52 А тока нулевой последовательности -и опорной величины при переходном процессе, возникающем в момент наруше» ния изоляции фазы сети на aewuo сравнение и запоминание начальных знаков переходного тока и опорной величины и выдачу командного воздействия на исполнительные органы защиты при совпадении, знаков указанных величин, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и устойчивости функционирования, в качестве опорной величины используют скорость нарастания мгновенных значений напряжения нулевой последовательности переходного процесса в момент нарушения изоляции, Ф фиксируемый по факту броска переходного тока.

1078526

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических систем, и может быть использовано для выполнения устройств селективной сигнализации и защиты с действием на отключение при 5 кратковременных, перемежающихся и устойчивых замыканиях на землю в сетях, работающих с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку. 10

Известен способ определения поврежденного присоединения при устойчивых, кратковременных и перемежающихся замыканиях на землю в компенсированных и некомпенсированных се- . 5 тях, основанный на сравнении амплитуд переходных токов нулевой последовательности во всех присоединениях защищаемого объекта f1).

Недостатком данного способа является то, что при небольших кратностях токов в поврежденном и неповрежденных присоединениях возможны нарушения устойчивости функционирования защиты за счет погрешностей трансформаторов тока нулевой последовательности. Кроме того, устройства эащить1 по указанному способу могут быть применены только в сетях ради альной конфигурации.

Наиболее близок к предлагаемому

30 способ выполнения импульсной направленной з ащиты от однофаз ных замыканий на землю, включающий измерение мгновенных значений тока нулевой последовательности и опорной величины— напряжения нулевой последовательности переходного процесса, возникающего при нарушении изоляции сети, определение, запоминание и сравнение начальных знаков переходного то- 40 ка и опорной величины, блокировку защиты при сочетании знаков, соот,ветствующем внешнему замыканию, и выдачу командного воздействия íà срабатывание (на сигнал или на отключе- 45 ние ) при сочетании знаков, соответствующем замыканию в зоне.

Защита, выполненная по известному способу, является наиболее универ. сальной, так как позволяет обеспечить селективное определение поврежденного присоединения при кратковременных, перемежающихся и устойчивых замыканиях на землю в компенсированных и некомпенсированных сетях любой конфигурации (2 .

Ф

Недостатком способа является воэможность неселективных действий за щиты при искажениях начальных знаков напряжения 0 или тока io за счет смещения нейтрали сети, появ- 60 ляющегося в нормальном .режиме при несимметрии емкостей фаэ сети на землю, при перемежающихся дуговых замыканиях на.землю или создаваемого искусственно для обеспечения нормаль-65 где l > и аноар ор Ьр оз 03 принужденные составляющие тока и напряжения нулевой последовательности промиаленной частоты; свободные составляющие тока 1о и напряжения 0о, обусловленные разрядом емкостей поврежденной фазы се. ти; свободные составляющие тока и напряжения, обусловленные зарядом емкостей неповрежденных фаз сети. ного функционирования некоторых устройств автоматической настройки дугогасящих катушек сети. Кроме того, устройства защиты по данному способу могут неправильно действовать из-за недостаточной чувствительности по напряжению при возникновении замыкания в момент, когда напряжение на поврежденной фазе и, следовательно, амплитуда первой полуволны переходного напряжения нулевой последовательности близка к нулю.

Цель изобретения -,повышение селективности и устойчивости функционирования защиты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу направленной импульсной защиты от однофазного замыкания на землю в сетях с компенсированной и изолированной нейтралью, включающему измерение мгновенных значений тока нулевой последовательности и опорной величины.при переходном процессе, возникающем в момент нарушения изоляции фазы сети на землю, сравнение и запоминание начальных зйаков переходного тока и опорной величины и выдачу командного воздействия на исполнительные органы защиты при совпадении знаков .указанных величин, в качестве опорной веЯичины используют скорость нарастания мгновенных значений напряжения нулевой последовательности переходного процесса в момент нарушения изоляции, фиксируемый по факту появления броска переходного тока.

На чертеже приведен вариант структурной схемы защиты, реализующей. способ.

Действие защиты, выполненной по предлагаемому способу, основано на следующем.

Переходный ток нулевой последовательности поврежденного присоединения, имеющего емкость фазы по отношению к земле, с достаточной точностью определяется выражением

au„, 70 =

= "опр+ "о + "оз ор (1) 1078526

Переходный ток нулевой последовательности поврежденного присоединения равен сумме переходных токов i всех неповрежденных присоединений (подключен ных к шинам з ащищаемо ro объекта), взятых с обратным знаком.

= Г1 +

О поз onp npe op поз" бз лов ,dU d (С -C ) — - = (С - С ) p2 pllog dt. pX 0 ЛОВ d t

10 (Оопп + ор+ " Оэ ) где С - суммарная емкость фазы сеаХ ти на землю; .Свлвв- емкость Фазы на землю поврежденного прйсоединения. 15

Влиянием тока дугогасящей катушки на переходной ток в поврежденном присоединении в начальной стадии переходного процесса можно пренебречь вследствие его малого значения по сравнению .с разрядной и зарядными составляющими тока 1„ „„в и 1 Оэ п9..

Из приведенных соотйошений следует, что начальные знаки переходного тока io в и его свободных составляющих ор ло оэ пов поврежденном ор лов присоединении всегла совпадают соответственно с начальными знаками скорости нарастания напряжения, оцениваемой, например, производной

40р/dt и его свободных составляющих

00в /dt и. 00в /dt независимо от соотношений между начальными знаками

1 д юв ° ор и оэ о напряоэ пов жений U О, 0„э и "Р„э, кот8рые могут быть искажены из-за влияния смещения 35 нейтрали или активных сопротивлений в цепи тока замыкания на, землю. В неповрежденных присоединениях началь:ные знаки переходного тока и его свободных составляющих Ор 40 и U . всегда противоположны началь031 ныл знакам скорости нарастания на; пряжения нулевой последовательности . d U p/d t и ее соответствующих составляющих 00ор/d t и dUg /d t.

Иэ приведенных соотношений следуету что соотношения между начальными знаками переходного тока и скорости изменения напряжения нулевой последо" вательности не меняются при подавлении в токе и напряжении составлящх 50 промышленной частоты или отдельных свободных составляющих.

Защита, реализующая представленный способ, содержит блок 1-,. Формирующий сигнал, пропорциональный"скорости 55 нарастания напряжения нулевой последовательности (например, дифференциатор ), блоки 2 и 3 сравнения начальных знаков и входных величин, элементы 4 и 5 памяти и блок б взаимной 60 блокировки на время существования замыкания на землю элементов 4 и 5 памяти при срабатывании одного иэ них.

Устройство работает следующим образом. 6

При воз ни кновении замыкания на землю напряжение от фильтра напряжения нулевой последовательности поступает на вход блока 1. С выхода блока

1 сигнал, пропорциональный скорости нарастания напряжения нулевой Последовательности, подается на входы блоков 2 и 3 сравнения зйаков. На другие входы указанных блоков подается сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности 1 О от фильтра токов нулевой последовательности. Сигналы на выходах блоков 2 и 3 появляются только при наличии сигналов на обоих входах, т.е ° в момент возникновения замыкания на землю, когда появляется бросок переходного тока. Если замыкание произошло на защищаемом присоединении, то начальные знаки переходного тока jp и скорости нарастания напряжения dUo/dt совпадают и на выходе блока 2 йоявляется сигнал, обусловливающий срабатывание элемента 4 памяти. С выхода элемента 4 амяти подается сигнал о срабатывании защиты. Одновременно выходным сигналом элемента 4 памяти через блок 6 осуществляется блокировка элемента памяти 5, чем предотвращается возможность его неправильного срабатывания в последующие моменты времени, когда при развитии переходного процесса соотношения знаков тока i и скорости нарастания напряжения dUD/dt lMoryr изменяться. Элементы 4 и 5 памяти и блок б должны обладать быстродействием, обеспечивающим их срабатывание в течение первых полуволн контролируемых величия. При замыкании вне эоны начальные знаки переходного тока и скорости нарастания напряжения не совпадают, поэтому первым появляется сигнал на выходе блока 3 сравнения и обусл6вливает срабатывание элемента 5 памяти. Выходной сигналэлементах 5 памяти через блок 6 блокирует элемент 4 памяти на время существования .замыкания на землю, исключая воэможность срабатывания защиты при изменении соотношений знакс>в скорости изменения напряжения и переходного тока s пос-: ледующие моменты времени переходного процесса.

Таким образом, обеспечивается селективность защиты при нарушениях соотношений между начальными знаками переходного тока и напряжения нулевой последовательности или их отдельными составляющими, обусловленных смещением нейтрали сети или влиянием акгивных сопротивлений в цепи тока эаьикания на землю, а также повышена устойчивость ее функционирования при возникновении замыкания 3 мэмент наличия на поврежденной фазе -напряжения, близкого к.нулю.