Устройство для шунтирования местаоднофазного замыкания ha землю вэлектрической сети c изолированнойнейтралью

Устройство для шунтирования местаоднофазного замыкания ha землю вэлектрической сети c изолированнойнейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i i 847424

\„.;б -. е

И .re г (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 22. 05. 79(21) 2766577/24-07 (5l )М. Кл. с присоединением заявки РЙ

Н 02 Н 3/16

Н 02 Н 5/12

Г@сударствеииый комитет

СССР (23) Приоритет пв делам изооретеинй н открытий

Опубликовано 15. 07. 81 ° Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 15 07 81 (53) УДК 621.316.

° 925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. О. Жидков и Ю. Н. Ильин

Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШУНТИРОВАНИЯ МЕСТА ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к защите электрических сетей от однофазных замыканий на землю и защиты людей от поражения электротоком при однофаэном прикосновении и может быть использовано в трехфаэных злектри5 ческих сетях, работающих С изолированной нейтралью.

Известны устройства шунтирования места однофазного замыкания, содержап1ие определитель поврежденной фазы и три шунтирующих выключателя с пофазным управлением, замыкающих поврежденную фазу на землю.

Устройства позволяют снизить напряч жение, остающееся на замкнувшейся на землю фазе до значения, меньшего восстанавливающейся электрической прочности изоляций или допустимого по условиям злекгробеэопасности в

"случае прикосновения человека к фазе электрической сати (! ) и (2 ).

Недостатком указанны>. устройств является низкая чувствительность и недостаточная надежность контроля величины остаточного (после осуществления шунтирования) тока, протекающего через место замыкания.

Это обусловлено тем, что контроль осуществляется косвенно, посредством изменения анализатором результирую" щего тока, протекающего через шунт.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устрой ство для шунтирования места однофаэйого замыкания на землю, содержащее подключенный к фазам сети источник постоянного оперативного тока, выполненный по схеме ЗВ, общая точка которого соединяется через стабилитрон и диод шунтирующими выключате" лями, а через анализатор тока — с землей, шунтирующие выключатели включенные между фазами сети и землей через разделительный конденсатор, параллельно которому присоединен диод. определитель поврежденной фазы, под3 84 .ключенный к управляющим входам шунтирующих выключателей (3 J, Однако это устройство обладает недостаточной надежностью в связи с тем, что в сетях с изменяющейся емкостью фаз относительно земли возникает необходимость подстройки верхнего уровня контролирующего напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности шунтирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для шунтирования места однофазного замыкания на землю в электрической сети с изолиро- ,.ванной нейтралью, содержащем подключенные между фазами сети и землей через разделительный конденсатор шунтирующие выключатели с пофазным управлением, по входам которых подключен определитель поврежденной фазы, присоединенный к фазам сети источннк постоянного оперативного тока, выполненный по схеме ЗВ и присоединенный общей точкой через последовательно соединенные стабилитрон и диод к шунтирующим выключателям, а через анализатор тока с землей, и диод, параллельно разделительному конденсатору через цепочку RC и стабилитроны присоединена первичная обмотка корректирующего трансформатора, а вторичная обмотка присоединена к диагонали выпрямительного моста, включенного последовательно в первичную цепь анализатора тока, а диод включен между анодом и управляющим электродом тиристора, шунтирующего разде" лительный конденсатор.

Устройство наряду с обеспечением эффективной защиты от поражения позволяет исключить перерывы электроснабжения при самоустраняющихся замыканиях, а участки сети с погашенным вследствие шунтирования дуговым замыканием в ослабленной или поврежденной изоляции отключает селективно с выдержкой времени по сту- . пеням.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства при его использовании в защите электрических сетей с изолированной нейтралью; на фиг.2векторная диаграмма токов и напряжений, иллюстрирующая сближение потенциалов; на фиг.3 — - расчетная

7424 4 схема формирования и введения конт ролирующего напряжения.

Устройство подключается к шинам понизительной подстанции и содержит шунтирующий выключатель с пофазным управлением, осуществляемым определителем 2 поврежденной фазы и анализа,тором 3 тока. Заземление шунтирующего выключателя выполнено через раздели

1о тельный конднесатор 4. Источником контролирующего напряжения служит выпрямитель 5, выполненный по схеме

3В и подключенный входами к фазам сети, а выходом через контактор б, 15 стабилитрон 7, диоды 8 и 9, выпрямительный мост 10 и трансформатор

11 к конденсатору 4. Параллельно этому же конденсатору подключен, тиристор 12, цепь управления которого че20 реэ диод 13 подключена к аноду, и

;цепочка RC с регулируемьiM сопро тивлением 14, от которого через двухсторонний пороговый ограничитель (стабилитронк) 15 питается первичная обмотка корректирующего трансформатора 16, а вторичная обмотка присоединена к выпрямительному мосту 10. На приводы масляных выключателей 17, установленных на подстанции, воздействует определитель 18 поврежденной линии, а установленных на распредпунктах, питающихся от под- . станции, - селективные защиты 19 от замыканий на землю. К выключателям

17, установленным на подстанции,присоединены блоки 20 повторного шунтирования, управляемые блоками 2 и 18

При нормальном режиме работы электрической сети на выходах определителя 2 поврежденной фазы и определителя 18 поврежденной линии командные сигналы отсутствуют, вследствие чего приводы шунтирующего вы45 д, ключателя 1 находятся в положении

"Выключено", а приводы выключателей

17 — в положении "Включено". В выключенном состоянии находится и контактор 6. При этом контакты выключателя 1 и цепь контролирующего тока

50 от источника 5 оказываются разомкнутыми.

Появление замыкания на землю на одной из фаз сети, например, в точ55 ке К, приводит к появлению на выходе определителей 2 поврежденной фазы и линии 18 командных сигналов.

При этом на шунтирующем выключателе

1 включается один иэ контактов, а

5 8474 именно подключенный к фазе, на кото- рой произошло замыкание, в результате чего поврежденная фаза оказывается искусственно замкнутой на землю через конденсатор 4 во второй точке сети 1 точке О ). Последнее приводит к тому, что потенциал поврежденной фазы относительно земли снижается.

Причем, весь процесс, от момента появл;.ння замыкания до осуществления <0 шунтирования, протекает за время порядка 20 мс, что достигается применением быстродействующих определителей 2 поврежденной фазы н линии 18, а также шунтнрующего выключателя 1.

Поэтому небыстродействующне защиты 19 от замыканий на землю, установленные на распределительных пунктах и выполняющие роль защит первой ступени, срабатывать не успевают. 20

Ток замыкания на земпю 3Ц, протекающий через конденсатор 4 н выключатель I, опережает напряжение поврежденной фазы U< на угол от 45 до 90о в зависимости от уровня актйвного 25 сопротивления изоляции сети. В соответствии с этим падение напряжения на конденсаторе10,=. 3 Хс< по фазе совпадает с напряжением Ос л14бо отстает от него на угол до 45 . Падение же напряження в линии д014 Эн 2 рт тока нагрузки 3< между точками О н

К отстает по фазе от напряжения О на угол 30 — 45 в зависимости от

cos Ф потребителей. Поэтому разность потенциалов между землей (точкой О и точкой К снижается с d 0 (вектор

ОК) до д О-,с О,„ (вектор О К), в результате чего повышается эффективность шунтирования, заключающаяся в 40 улучшении условий гашения дуги в месте замыкания н защиты человека.

Одновременно с включением шунтнрующего выключателя 1 срабатывает контактор 6 и своим контактом вводит контролирующее напряжение от нсточ" ника 5 в сеть через выключатель l н разделительный конденсатор 4. В зависимости от сопротивления в месте замыкания изменяется величина контро- 0 лнрующего тока, по которой н определяется характер произошедшего эамыкання. Физическая основа такой возможности заключается в значительном различии сопротнвлення тела человека (600-1000 Ом) и сопротивления канала погашенной дуги в поврежденной илн ослабленной изоляции, составляющего 100-300 кОм.

24 6

Формирование величины контролирукщего напряжения производится в зависимости от емкости сети следующим образом. Под действием фазных ЭДС g, f,,f3 создается пульсирующее напряжение О ст на стабилитроне

7. От источника ЭДС (вольтдобавочный корректирующий трансформатор

16 напряжение ОВ4, пропорциональное емкости сети, вводится в схему через мост 10. При этом контролирующее напряжение, воз действунщее на нэоляцию, определится как сумма О Ос + U@>.

Напряжение Оц является функцией тока, протекающего через шунт, а следовательно, и емкости сети, Быстродействие контроля обеспечивается подзарядкой разделительного конденсатора 4 током, проходящим через шунтнрующнй выключатель 1, эа один полупернод, за счет включенного параллельно конденсатору 4 тирнстора 12, а также обеспечением равенства уровня контролирующего напряжения потере напряжения на кон. денсаторе 4 от тока заьвпания прн переходных сопротивлениях в месе замыкания, превышающих уровень чувствительности анализатора 3 тока. уровень изоляции определяется велнчнной контрольного тока, протекающего через трансформатор 1I.

Если срабатывание блоков I н 2 вызывается кратковременным самоустраняющнмся замыканием, частота возникновения которых в 4-5 раэ превышает устойчивые замыкания, то сопротивление изоляции замкнутой на землю фазы высокое, так как замыкание после шунтн- ровання самоустраняется и ток протекающий через трансформатор 11 оказывается меньше уставкн срабатывания анализатора 3 тока. Поэтому оно выдает команду только на дешунтнрование места бывшего повреждения без отключения линии. Таким образом, самоустраняющнеся замыкания не приводят к отключению потребителей н, следовательно, к их простоям.

Прн устойчивых замыканиях на зем -> лю, в том числе и в случае однофаэно го прикосновения человека (электротравма) сопротивление изоляции замкнутой на землю фазы оказывается не высоким (не более 3 кОм) н контролирующий ток, протекающий через место замыкания н через трансформатор II оказывается достаточным

847424

7 для срабатывания анализатора 3 тока, вследствие чего он подает команду на включение блоков 20 повторного шунтирования и на отключение поврежденной линии, а уже затем на отключение шунтирующего выключателя

1, т.е, осуществляется дешунтирование.

При замыкании через ослабленную или поврежденную изоляцию вслед- t0 ствие снижения напряжения на фазе, обусловленном выполнением шунтирования выключателем 1, остаточная электрическая прочность изоляции в месте повреждения оказывается 15

Г выше остаточного напряжения (эффективное шунтирование ) . Сопротивление изоляции при этом, также высокое,поэтому контролирующий ток оказывается недостаточным для срабатывания ана- .?о лизатора 3 тока.

В результате этого с небольшой выдержкой времени примерно 0,5 с шунтирующий выключатель 1 отключается и тем самым восстанавливает- 25 ся номинальное фазное напряжение на поврежденной фазе. При этом происходит повторный пробой изоляции в ранее поврежденном месте,.однако шунтирующий выключатель 1 повторно не сра- 30 батьвает, а отключение поврежденно-. го участка с соответствующими выдержками времени осуществляется в зависимости от его места селективной защитой 19 или определителем IS пов"

35 режденного фидера и выключателями 17.

Таким образом, введение в устройство для шунтирования корректирующего трансформатора, включенного своей первичной обмоткой параллельно разде-1О лительному конденсатору через RC-цепочку и стабилитроны, а вторичной обмоткой — к диагонали выпрямительного моста, включенного последовательно в первичную цепь анализатора тока 4> позволяет его использовать в защите сетей с изменяющейся емкостью фаз относительно земли без подстройки верхнего уровня контролирующего напряжения, что повышает надежность шунтирования.

Формула изобретения

Устроиство для шунтирования места однофазного замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее подключенные между фазами сети и землей через разделительный конденсатор шунтирующие выключаетли с пофаэным управлением, ко входам которых подключен определитель поврежденной фазы, присоединенный к фазам сети источныс постоянного оперативного тока, выполненный по схеме ЗВ и присоединенный общей точкой через последовательно соединенные стабилитрон и диод к шунтирующим выключателям, а через анализатор тока — с землей, и диод, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения надежности шунтирования, параллельно разделительному конденсатору через цепочку R-С и стабилитроны присоединена первичная обмот ка корректирующего трансформатора, а вторичная обмотка присоединена к диагонали моста, включенного последовательно в первичную цепь анализатора тока, а диод включен между анодом и управляющим электродом тиристора, шунтирующего разделительный конденсатор;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Микрюков В.И., Ягудаев Б.М.

Быстродействующее защитное закорачивание на землю фазы сети 3-10.êâ."Безопасность труда в промышленности", 1973, .Ф 5, с. 35-37.

2. Жидков В.О., Макаров .Г. И.

Комбинированная система.защиты от за- мыканий на землю и поражения электротоком в сетях 6 кв угольных разрезов. Сб. ВостНИИ "Предупреждение травматизма и аварий на угольных

iшахтах". Кемерово, т.25, 1975, с.101-109.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2669425/24-07, «я. Н 02 Н 3/16, 1978.

847424

Составитель Л. Васькова

Редактор С. Тимохина ТехредМ. Рейвес Корректор O. Билак

Заказ 5515/Sl Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4