Устройство для селективной сигнализации ненормальных режимов в сети с изолированной нейтралью

Устройство для селективной сигнализации ненормальных режимов в сети с изолированной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее подключенные к контролируемой сети через трехфазный преобразователь' напряжения три измерительных элемента фазных напряжений и блок выявления смещения нейтрали, выход которого функционально ввязан с входом первого порогового органа, подключенного своим выходом ко входу первого вы- . ходного элемента, выход которого и выходы трех измерительных элементов фазных напряжений подключены к соответствующим входам блока сигнали- _зации, отличающееся тем, •что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей путем выявления обрыва проводов с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя, в него дополнительно введены делитель напряжения, формирователь импульсов, коммутатор, диф" ференциатор, второй прроговый орган, второй выходной элемент и элемент блокировки, при этом делитель на- • пряжения и формирователь импульсовSподключены своими входами к: выходу блока выявления смещения нейтрали, а выходщ формирователя импульсов и делителя напряжения соединены с коммутатором, который, в свою очередь, своим выходом подключен к входу дифференциатора, выход которого соединен с входами пороговых органов, причем выход второго порогового органа через последовательно соединенные элемент блокировки и второй выходной элемент подключен к дополнительному входу блока сигнализации.2. Устройство по П.1, о тл и ч аю щ е е с я тем, что блок сигнализаций выполнен из трех цепей, причем цепь сигнализации замыканий на землю состоит из последовательно соединенных замыкающего контакта первого выходного элемента, первого индикатора и трех ветвей, образованных последовательным соединени- s ем замыкающих контактов первого и третьего измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, замыкающих контактов второго и третьего элементов - во второй ветви и замыксцбщих контактов первого и второго элементов - в третьей ветви, цепь сигнализации обрыва проводов состоит из последовательно соединенных разьолкающего контакта первого выходного элемента, замыкающего контакта второго выходного элемента, второго индикатора и трех ветвей, образованных размыкающими контактами каждого из измерительных элементов фазных напряжений, цепь сигнализации обрыва провода с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя состоит из последовательно соединенных третьего индикатора, двух ветвей, образованных замыкающими контактами выходных элементов, и трех ветвей, выполнен-^ ных последовательным соединением(Л

(19 (111

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛ M ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3521324/24-07 (22) 16.12.82 (46) 15.03.84. Вюл. Р 10 (72) В.A.Îñòðîâñêèé, М.A.Þíäÿí и В.М.Гетманенко (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт инженеров сельскохозяйственного нроиэводства им. В.П.Горячкина (53) 925 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 815833, кл. Н .02 Н 3/24, 1981 °

2. Волотковский С.A. и др.

Электрификация открытых горных работ. М., Недра, 1972, с.368 (прототип) ° (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ CEJIEKTHBНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЫО, содержащее подключенные к контролируемой сети через трехфазный преобразователь напряжения три измерительных элемента фазных напряжений и блок выявления смещения нейтрали, выход которого функционально евяэан с входом первого порогового органа, подключенного своим выходом ко. входу первого выходного элемента, выход которого и выходы трех измерительных элементов фаэных напряжений подключены к соответствующим входам блока сигнализации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей путем выявления обрыва проводов с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя, в него дополнительно sseдены делитель напряжения, формиро-. ватель импульсов, коммутатор, диф- ференциатор, второй пороговый орган, второй выходной элемент и элемент блокировки, при этом делитель на- . пряжения и формирователь импульсов

3(51) Н 02 H 3/161 Н 02 Н 3 24 подключены своими входами к: выходу блока выявления смещения нейтрали, а выходы формирователя импульсов и делителя напряжения соединены с коммутатором, который, в свою очередь, своим выходом подключен к входу дифференциатора, выход которого соединен с входами пороговых органов, причем выход второго порогового органа через последовательно соединенные элемент блокировки и второй выходной элемент -подключен к дополнительному входу блока сигнализации.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок сигнализации выполнен иэ трех цепей приI (gal чем цепь сигна:изации замыканий на землю состоит из последовательно соединенных замыкающего контакта первого выходного элемента, первого индикатора и трех ветвей, образованных последовательным соединени- а ем замыкающих контактов первого и третьего измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, замыкающих контактов второго и тре-, тьего элементов — во второй ветви и замыкающих контактов первого и второго элементов — в третьей ветви, цепь сигнализации обрыва проводов состоит иэ последовательно соединенных размыкающего контакта первого выходного элемента, замыкающего контакта второго выходного элемента, второго индикатора и трех ветвей; образованных размыкающими контактами каждого иэ измерительных элементов фазных напряжений, цепь сигнализации обрыва провода с одновременным заьыканием на землю со стороны потребителя состоит иэ последовательно соединенных третьего индикатора, двух ветвей, образованных замыкающими контактами выходных элементов, и трех ветвей, выполненных последовательным соединением овог з размыкающих контактов первого и второго измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, размякающих контактов второго и третьеИзобретение относится к электротехйике, а более конкретно к устройствам сигнализации, распознающим вид повреждения в сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство для защиты от несимметричного режима работы электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее в каждой фа,зе сети преобразователи переменного напряжения в постоянное, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, которые соединены определенным образом между собой и с выходом преобразователя напряжения, подключенного к нейтрали сети, а также к входу исполнительного органа. Устройство выявляет случаи обрыва фазной цепи линии электропередачи по смещению нейтрали сети и контролю фазных напряжений fl) .

Недостатком этого устройства является то, что оно не различает обрыв провода линии с однофазным заьыканием на землю одного из его концов со стороны потребителя от случая замыкания на землю.

Наиболее близким по технической сущности является устройство сигнализации, содержащее три реле минимального напряжения, подключенные через трансформатор к фазам сети, выявитель смещения нейтрали, пороговый орган, выходной элемент и блок сигнализации f2) .

Недостатком данного устройства является его неспособность выявить режим обрыва провода в линии с одновременным касанием одного из его кон цов земли со стороны потребителя иэ-за несовершенства реле минимального напряжения и отсутствия соответ ствующей логики работы блока сигнали зации. Упомянутый режим работы сети весьма опасен как для людей и животных, случайно оказавшихся в зоне повреждения,.так и для трехфазных потребителей, имеющих асинхронный электропривод рабочих механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей путем выявления обрыва проводов с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для селективго элементов — во второй ветви и размыкающих контактов первого и третьего элементов — a третьей ветви. ной сигнализации ненормальных режимов в сети с изолированной нейтралъю, содержащее подключенные к констролируемой сети через трехфазный преобразователь напряжения три измерительных элемента фазных напряжений и блок выявления смещения нейтралн, выход которого функционально связан с входом первого порого.вого органа, подключенного своим

10 выходом ко входу первого выходного элемента, выход, которого и выходы трех измерительных элементов фазных напряжений подключены к соответствующим входам блока сигналиf5 зации, дополнительно введены делитель напряжения,. формирователь импульсов, коммутатор, дифференциатор, второй пороговый орган, вто", рой выходной элемент и элемент бло»

2О кировки, при этом делитель напряжения и формирователь импульсов подключены своими входами к выходу блока выявления смещения нейтрали, а выход формирователя импульсов и вы25 ход делителя напряжения соединены с коммутатором, который, в свою очередь, своим выходом подключен ко входу дифференциатора, выход. которого соединен с входами пороговых органов, причем выход второго порогового органа через последовательно соединенные элемент блокировки и второй выходной элемент подключен к дополнительному входу блока сигнализации

Кроме этого, блок сигнализации выполнен иэ трех цепей, причем цепь сигнализации замыканий на землю состоит из последовательно соединенных замыкающего контакта первого выход О ного элемента, первого индикатора и трех ветвей,.образованных последовательным соединением замыкающих контактов первого и третьего измерительных элементов фаэных напряже45 ний в первой ветви, замыкающих кон" тактов второго и третьего элементов — но второй ветви и замыкающих контактов первого и второго элементов — в третьей ветви, цепь сигнали5п зации обрыва провода состоит из последовательно соединенных размыкающего контакта первого выходного элемента, замыкающего контакта второго выходного элемента, второго

1080229

59 с контактами 60-62, светодиода 63 и резистора 64. Элемент блокировки 14 индикатора и трех ветвей, образован ных размыкающими контактами каждого из измерительных элементов фазны напряжений, цепь сигнализации обрыва.провода с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя состоит иэ последовательно соединенных третьего индикатора, двух ветвей, образованных замыкающими контактами выходных элементов, и трех ветвей, выполненных последовательным соединением разиыкающих кон тактов первого и -второго измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, размыкающих контактов второго и третьего элементов во второй ветви и размыкающих контактов первого и третьего элементов в третьей ветви., На фиг.1 изображена общая блоксхема предлагаемого устройства; на фиг.2 — связи дополнительно введенных между выявителем смещения нейтрали и блоком сигнализации элементов; на фиг.3 — схема блока контроля фазных напряжений; на фиг.4 организация цепей блока сигнализации.

Устройство селективной сигнализации содержит блок выявления смещения нейтрали 1, измерительные элементы напряжений 2,3 и 4, которые подключены к контролируемой сети 5 через преобразователь напряжения 6. Блок сигнализации 7 соединен с измерительными элементами 2-4 непосредственно, а с блоком выявления 1 через делитель напряжения 8, формирователь импульсов 9, комму-. татор 10, дифференциатор 11, первый пороговый орган 12 второй пороговый орган 13, элемент блокировки 14, первый выходной элемент 15, второй выходной элемент 16. Делитель напряжения 8 выполнен на резисторах 17 и 18, а формирователь импульсов 9 собран на резисторах

19-21, стабилитроне 22, триоде 23, двух полевых транзисторах 24, 25 микросхемы 26. Коммутатор 10 представлен ключами 27, 28 этой же микросхемы. Дифференциатор 11 образует конденсаторы 29, 30, резисторы

31-37 и операционный усилитель 38.

Первый пороговый орган 12 состоит из резисторов 39-42, конденсатора 43 и операционного усилителя 44. Первый выходной элемент 15 включает в себя резистор 45, транзистор 46, реле 47 с контактами 4.8-51. Второй пороговый орган 13 выполнен из резисторов 52-54, конденсатора 55 и операционного усилителя 56. Второй выходной элемент 16 состоит из резистора 57., транзистора 58, реле

5 !

О

35 представлен цепочкой из конденсатора 65, резисторов 66, 67 и триода 68.

Измерительные элементы фазных напряжений 2-4 представляют собой три входных делителя напряжения, выполненных на резисторах 69-77, стабилитронах 78-80 и конденсаторах

81-83, шесть элементов И-НЕ 84-89, к выходам которых подключены ре.— ле 90-95.

Блок сигнализации принципиально состоит из трех цепей, в которые включены контакты: 96-99 реле 90, 100 реле 91, 101-104 реле 92, 105 реле .93, 106-109 реле 94, 110 реле

95, а также три индикатора 111-113.

Устройство. работает следующим образом.

В нормальном режиме работы, когда в сети 5 отсутствуют повреждения, коммутатор 10, управляемый импульсами формирователя 9, ключами 27, 28 перераспределяет поступающее с делителя 8 напряжение на кондейсаторах 29, 30 поровну. В результате, на входе операционного усилителя 38 сигнал отсутствует, отсутствует он и на входах операционных усилителей 44 и 56. Реле 47, 59 при этом обесточены. Напряжения, снимаемые с резисторов 75-77, пропорциональны фазным напряжениям, поэтому реле 90, 92, 94 удерживаются в сработанном состоянии, в то время как реле 91, 93, 95 — обесточены. Индикаторы 111113 — отключены от источника питания.

При возникновении в линии 5 обрыва с одновременным касанием оборванного конца земли со стороны потребителя, ча нейтрали сети за полупериод промышленной частоты происходит скачок напряжения, на повержденной фазе напряжение превышает фазное значение, а на неповрежденных фазах — становится меньше фазного значения. Изменение напряжения на нейтрали сети через выявитель 1,.делитель 8 поступает на дифференциатор 11. Под действием положительной полуволны входного напряжения триод 25 удерживается в режиме отсечки, триод 24 насыщается, ключ 28 коммутатора 10 разомкнут, а через ключ 27 энергия поступает с конденсатора 30 на конденсатор 29, При положительной полуволне входного напряжения триоды 24, 25 переключаются и в результате этого через ключ 28 конденсатор 29 заряжается, при этом конденсатор 30 Ключом 27 отключается от конденсатора 29. В результате дифференцирования напряжение на конденсаторе 29 начинает убывать, а на конденсаторе 30 — увеличиваться.

Через три-четыре периода промышлен1080229 ной частоты от момента возникновения повреждения на входе усилителя 38 появляется сигнал, достаточный для срабатывания. Вследствие этого на инвертирующих входах операционных усилителей 44 и 56 также 5 появляется сигнал. Как только величина сигнала превысит порог срабатывания, установленный резисторами 39 или 54, срабатывает соответствующий элемент 44 или 56, или оба вместе. 10

Это зависит от величины переходного сопротивления в месте замыкания провода на землю. Срабатывание норого;вых органов 12, 13 приводит к замы канию контактов 51, 62 выходных эле- ментов в блоке сигнализации 7. Информация о том, какой же выходной элемент сработал, можно пблучить от светодиода 63. В измерителях фазных напряжений 2-4..у поврежденной 2П фазЫ, например той, к которой подключен Делитель на резисторах 71, 74 и 77 изменит свое состояние элемент 89, что приводит к срабатыванию реле 95, которое скомутирует свой 75 контакт 110 в блоке сигнализации 7.

Одновременно на неподвижных фазах имеет место изменение состояний элементов 84 и 86, приводящее к обесточению. соответственно реле 90 и 92.

В результате этого замкнутся контакты 98, 99, 103 и 104 ° По цепи источник питания-контакт 62-контакт

103-контакт 93-индикатор 113-источник поступает сигнализация о повреждении.

Обрыв провода воздушной линии сопровождается незначительным смещением нейтрали сети при некотором снижении напряжения в поврежденной фазе.

При этом устройство сигнализации 4 работает следующим образом; Бросок напряжения на нейтрали продифференцируется, но первый пороговый орган 12 не сработает, так как сигнал, поступающий на вход усилителя 44, 45 в этом случае оказывается ниже уста= ковки резистора 39. Срабатывает второй пороговый орган 13 и его выходной элемент 16, подготавливая контактом 61 цепь сигнализации.

Снижение напряжения в фазе почувствует один из измерителей 2-4 и обесточит пару реле, присоединенных к поврежденной фазе. Индикатор 112 получит питание.

Замыкания на землю при полноте замыкания свыше 0,65 сопровождаются значительными смещениями нейтрали и одновременным увеличением напряжения в неповрежденных фазах, при этом напряжение поврежденной фазы снижается. При замыкании на землю провода срабатывает реле 47 первого выходного элемента 15. В фазных измерителях 2-4 пара реле, например, 90 и 91, подключенная к фазе с замыканием, обесточится, а ,пары реле 92,93 и 94, 95, включен-. ные на неповрежденные фазы, получат питание. Коммутирование контактов

49, 101,110 каждого из реле приводит к подключению индикатора 111 к:источнику питания.

Аналогично устройство работает при появлении ненормального режима на любой из фаз.

При качаниях в сети, даже при очень быстрых изменениях напряжения на нейтрали.(порядка 0,2-0,4 с) ложная сигнализация не происходит, поскольку дифференциатор 11 не успеет перезарядить конденсаторы 29,30.

Использование предлагаемого устройства в отличии от прототипа позволяет достоверно выявлятв ненор,мальные режимы в сети. При этом сни жается вероятность поражения током людей и животных за счет своевременного принятия необходимых мер, а также сокращается количество выходящих из. строя асинхронных электродвигателей.

1080229

1080229

Составитель Л.Васькова

Редактор А.Долинич TexpeA A.Áàáèíåö . Корректор И.Эрдейи

Заказ 1370/53 Тираж б14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4