Устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью

Устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к ьвтоескоюи свидетельству ()652640

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/38

Н 02 Н 3/16 (22} Заявлено 05 07 76(21) 2381579/24-07 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано15 03.79.Бюллетень №10

Дата опубликования описания 16.03.79 (53) У,П,К 621.316..925(088.8) (72) Автор изобретения

С, П. Шулецкая

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. B. Плеханова (71) Заявитель

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАШИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ.

НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для на1 правленной защиты от замыканий на землю, и может быть использовано в сетях с изолирбванной нейтралью.

Известны аналогичные устройства, содержащие фильтры тока и напряжения, каналы преобразования тока и напряжения, фазочувствительную схему и исполнительное реле (1).

Недостатком известных устройств является то, что они не обеспечивают достаточ- 10 но быстродействующей и полностью избирательной защиты поврежденного участка сети в широком диапазоне изменения входных сигналов из-за несовершества фазочувст вительных схем и каналов преобразования

15 напряжения и тока нулевои последовательности.

Известие устройство (2); которое содержит фильтр напряжения и канал преобразования напряжения нулевой последовательности U, состоящий из согласующего резис- 20 тора, фазосдвигающего звена с параллельным колебательным контуром в выходной цепи и диодно-емкостного формирователя импульсов, а также фильтр тока и канал преобразования тока нулевой последователь2 ности 1, содержащий последовательный колебательный контур, резистор и диод.

Каналы преобразования U< и 1 объединены схемой совпадения, которая выполнена на транзисторах противоположной полярности, коллекторные цепи которых соединены через резистор.

На выходе схемы совпадения включено бесконтактное реле с блоком питания.

Недостатком этого устройства является зависимое увеличение длительности узкого импульса в канале напряжения, а вместе с ним и длительности отключающего импульса на выходе схемы совпадения с ростом амплитуды входного сигнала в канале напряжения.

При этом уменьшается запас по углу фазового сдвига между сравниваемыми сигналами, определяемый разностью между длительностью узкого импульса в канале напряжения и длительностью широкого импульса в канале тока, из-за чего снижается надежность срабатывания устройства.

Цель изобретения — повышение надежности срабатывания устройства путем амплитудной селекции и уменьшения длительности отключающего импульса.

652640

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство содержащее фильтры напряжения и тока нулевой последовательности, канал преобразования напряжения, выполненный на последовательно соеди- 5 ненных фазосдвигающем звене с резонансным LC-фильтром параллельного типа и формирователе импульсов, содержащем диодный селектор, канал преобразования тока, выполненный на резонансном LC-фильтре последовательного типа, выходы которых подключены через фазосравниваюший логический блок, выполненный на транзисторах каналов преобразования тока и напряжени» и резисторе в обшей коллекторной цепи, к исполнительному органу, дополнительно введе- 15 ны в резонансный LC-фильтр канала преобразования напряжения последовательно с индуктивностью включенные встречно-параллельно диоды, в формирователь импульсов канала преобразования напряжения дополнительно введено дифференцирующее звено, подключенное параллелъно упомянутым диодам, а диодный селектор включен в эмиттерную цепь транзистора канала преобразования напряжения фазосравниваюшего логического блока.

В предложенном устройстве с ростом амплитуды входного сигнала в канале напряжения длительность формируемых импульсов уменьшается, вследствие чего растет диапазон возможного смещения узкого импульса в канале U„, по отношению к широкому им- З0 пульсу в канале Ц .

При этом уменьшается вероятность отказов и ложных срабатываний защитного устройства, определяемая максимальной разностью между длительностями широкого и узкого импульсов (запас по фазовому углу), а также минимальной амплитудой импульсов, пропускаемых формирователем в канале U

Амплитудный селектор в канале напряжения позволяет надежно отстроиться от сигналов, появляющихся на Ьходе формирователя при 40 значениях 10, меньших минимального напряжения срабатывания.

Уменьшение длительности узкого импульса в канале напряжения позволяет также получить отключающий импульс с более крутым передним фронтом, что повышает на- 45 дежность срабатывания тиристорного исполнительного реле.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена электрическая схема устройства.

Устройство содержит канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из последовательно включенных резистора 1, фазосдвигаюшего звена 2 с резонансным LC-контуром 3, 4 и встречно включенными диодами 5, 6 в выходной цепи; 55 формирователя импульсов на дифференцируюшем звене 7, 8 и диодном селекторе 9, 10. а также канал преобразования тока нулевой последовательности, содержащий последовательный колебательный LC-контур 11, 12, резистор 13 и диод 14.

Каналы преобразования И, и I, объединены фазосравнивающим логическим блоком, который выполнен на транзисторах 15, 16 и резисторе 17.

На выходе этого блока включен исполнительный орган, состоящий из транзистора 18, резистора 19 и тиристора RO °

Блок питания устройства состоит из выпрямительного моста 21, стабилитрона 22, емкости 23 и резистора 24.

При однофазном замыкании на землю на входы устройства поступают с фильтров тока и напряжения нулевой последовательности сигналы, пропорциональные lo и U0 .

В канале U, фазосдвигающее звено, образованное конденсатором и параллельным колебательным LC-контуром 3, 4 изменяет фазу входного сигнала основной частоты на угол, близкий к 90, одновременно фильтруя составляющие непромышленной частоты.

При этом ток, протекающий в индуктивной ветви 4 LC-контура, создает на нелинейном диодном элементе 5, 6 выходное переменное напряжение прямоугольной формь1 с одинаковой длительностью отрицательных и положительных импульсов, равной полупериоду промышленной частоты.

Дифференцирующее звено 7, 8 формирует при переходе этого напряжения через нуль узкие импульсы длительностью, значительно меньшей, чем полупериод промышленной частоты.

При этом, чем больше амплитуда входного напряжения, тем круче фронт прямоугольных импульсов, получаемых на диодном элементе 5, 6 и тем уже импульс на выходе формирователя и больше его амплитуда.

Отключающий импульс на выходе фазосравнивающего логического блока 25 повторяет изменение формы узкого импульса в канале напряжения, т.е. его длительность также уменьшается с ростом амплитуды входного сигнала U,, а крутизна переднего фронта растет, что повышает надежность срабатывания тиристора 20.

Однако при значениях напряжения U, меньших порога чувствительности устройства (например, при несимметрии в сети), на выходе дифференцирующего звена будут появляться малые по амплитуде и «размытые» по длительности импульсы, котОрые могут вызвать ложные срабатывания устройства.

Поэтому для обеспечения надежного срабатывания устройства в формирователь импульсов дополнительно к дифференцирующему звену введен диодный селектор 9, 10, осуществляющий ограничение узких импульсов по амплитуде снизу. Часть напряжения, поступающего со ста бил итрона

22 на делительную цепочку 9, IO, падает на диоде 9, включенном в прямом направлении в эмиттерно;базовую цепь

65264

5 транзистора 15, запирая базово-эмиттерный переход транзистора при малых сигналах (ниже порога, вствительности), что препятствует прохож-. нию импульсов из Канала напряжения на выход фазосравниваюшего блока 25.

В канале тока сигнал 1,, отфильтрованный LC-контуром 11, 12 от составляющих непромышленной частоты, поступает на транзистор 16 и в полож тельный полупериод переводит его в прог,::дяшее состояние. Диод 10

14 служит для зашиты транзистора 16 и в отрицательный полупериод обеспечивает работу резонансного контура 11, 12.

Работа фазосравниваюшего логического блока заключается в следуюшем.

Импульс, сформированный в канале U, в момент прохождения через нуль напряжения, снимаемого с диодной цепочки 5, 6, подается через резистор 17 в коллекторную цепь транзистора 16, выполняющего роль ключа. Если при этом транзистор 16 нахо- 20 дится в проводяшем состоянии, что соответствует положительному полупериоду сигнала в канале 1„-, то импульс, поступающий из канала U, закорачивается на землю. Сигнал отключения не вырабатывается, что соответствует работе, устройства на неповрежденном присоединении.

При работе на поврежденном присоединении появление импульса в канале U, совпадает с непроводяшим состоянием транзистора 16 (отрицательный полупериод сигнала 1, ), и импульс, выработанный каналом преобразования Uo, поступает на базу транзистора 18, формируюшего сигнал отключения для отпирания тиристора 20, включенного в цепь отключающей катушки 26 ком3" мутационного аппарата.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для защиты от замыканий на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью. Высокая надежность. срабатывания, обусловленная отличительны- 4О ми признаками устройства, повысит электробезопасность на карьерах горнорудной промышленности и позволит сэкономить значительную сумму за счет уменьшения вынужденных простоев электрооборудования, имеюших место при ложных срабатываниях зашиты.

Формула изобретения

Устройство для направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтры напряжения и тока нулевой последовательности, выходы которых подключены соответственно к каналу преобразования напряжения,.выполненному на последовательно соединенных фазосдвигаюшем звене с резонансным LC-фильтром параллельного типа на выходе и формирователе импульсов, содержашем диодный селектор, и к каналу преобразования тока, выполненному на резонансном LC-фильтре последовательного типа, выходЫ которых подключены к исполнительному органу через фазосравниваюший логический блок, выполненный на транзисторах каналов преобразования тока и напряжения с резистором в общей коллекторной цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности срабатывания устройства путем амплитудной селекции и уменьшения длительности отключаюшего импульса, в резонансный LC-фильтр канала преобразования напряжения последовательно с индуктивностью введены включенные встречно-параллельно диоды, а в формирователь импульсов канала преобразования напряжения дополнительно введено дифференцируюшее звено, подключенное параллельно упомянутым диодам, а диодный селектор включен в эмиттерную цепь транзистора канала преобразования напряжения фазосравниваюшего логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 172838, кл. Н 02 Н 3)16, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР № 541232, кл. Н 02 Н 3)16, 1973.

652640

Составитель Л. Васькова

Редактор Д. Зубов Техред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко

Заказ 1072/50 Тираж 856 Подписное

БНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П11П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4