SU1145400A2 - Устройство дл защиты от обрыва и замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИТЫ ОТ ОБРЫВА И ЗАШКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ по авт. св. СССР 1101950, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства путем определени  обрьша провода с последующим замыканием на землю, в устройство дополнительно -T:y : L;;jiS i введены два реле времени, элемент ЗАДЕРЖКА, элемент ЗАПРЕТ, элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, четвертый логический элемент И, третий исполнительный орган, сигнализирующий об обрыве провода с последующим замыканием на земпю, объединенные выходы первого и второго реле времени включены на выход логического элемента, реализующего операгщю неравнозначности , выход первого реле времени подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА,. выход элемента ЗАДЕРЖКА подключен к разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, вьгход второго реле времени подключен к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ, S выход которого через элемент ОГРАНИ (Л ЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен ко второму входу четвертого логического элемента И, выход, которого подключен к входу третьего исполнительного органа, сигнализирующего об обрьюе провода с последующим замыканием на землю.

Description

I

Изобретение относитс  к технике релейной защиты и противоаварийиой автоматики, предназначенной дл  запщты от обрыва и за 1кани  на землю в сети с изолированной нейтралью.

По основному авт.св.№ 1101950 известно устройство дл  защиты от обрьгеа и замыкани  на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключенные к каждой из фаз сети три преобразовател  переменного напр жени  Б посто нное, выходы которых подключены к первым входам соответству1отщх логических элементов И, к вторым входам которьсх подключены вькоды упом нутых преобразователей опережающих фаз, а третьи входы логических элементов И соединены с выходом блока вьщержки времени, три входа которого подключены к выходам упом нутых преобразователей, выходы логических элементов И соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу исполнительного органа , сигнализирующего о наличии замыкани  на землю в сети, второй исполнительный орган, сигнализируюцр й о наличии обрыва в сети, три логических элемента ИЛИ-НЕ, логический элемент, реализующий функцию неравнозначности , выходы каждого из преобразователей переменного напр жени  в посто нное подключены к первым входам логических элементов ИПИ-НЕ одноименных фаз и вторым входам логических элементов ИЛИ-НЕ опережаюв  к фаз, выходы логических элементов ШТИ-НЕподключены к трем входам логического элемента, реализующего функцию неравнозначности, выход которого подключен к входу второго исполнительного органа, сигнализирун цего о наличии обрьша в сети flj .

Однофазное замьпсание на землю не представл ет большой опасности при пробое изол ции в электрических сет х с изолированной нейтралью на трансформаторных подстанци х, при пробое линейного изол тора на железобетонной опоре, т.е. однофазное замыкание на землю допустимо при наличии незначительного переходного сопротивлени  в месте замыкани . При больших значени х переходного сопротивлени , особенно когда оно измен етс , возможно по вление дугового за1Ф1кани , что особенно опасно на лини х электропередачи, проход щих

400I

через сельскохоз йственные угодь , торф ники, лесные массивы, так как при этом возможно возникновение пожа ра. Кроме опасности возникновени  пожара оборванный провод представл ет повышенную опасность дл  людей и животных.

Неустойчивое значение переходного сопротивлени  и, как правило, по вление дуги возможны лишь при обрыве провода воздушной линии с последукщим замыканием оборванного провода на землю.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что оно не может вьделить вид повреждени , характеризующийс  обрывом провода с последующим замьжанием его на землю.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем вьщелени  повреждени , св занного с обрывом фазного провода и последующим замыканием его на землю .

Дл  достижени  указанной цели в устройство дл  защиты от обрьгоа и замыкани  на землю в сети с изолированной нейтралью дополнительно введены два реле времени, элемент ЗАДЕРЖЮ, элемент ЗАПРЕТ, элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, четвертый логический элемент И, третий исполнительный орган, сигнализирующий об

обрыве провода с последующим замыканием на землю, причем объединенные выходы первого и второго реле времени включены на выход логического элемента , реализующего операцию неравнозначности , выход первого реле времени подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА , выход элемента ЗАДЕРЖКА подключен к разрешанлцему входу элемента ЗАПРЕТ, выход второго реле време ни подключен к запрещакицему входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого через элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен ко второму входу четвертого логического элемента И,выход которого подключен к входу третьего исполнительного органа, сигнализирующего об обрыве провода с последующим замыканием на землю.

На чертеже представлена функ1щональна  схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит преобразователи 1-3 переменного напр жени  в посто нное, логические элементы И 4-6, логические элементы ИЛИ-НЕ 7-9, блок 10 вьщегжки времени, логический элемент ИЛИ 11, логический элемент 12 реализую ций функцию нерав- 5 нозначности, исполнительные органы 13 и 14, два реле 15 и 16 времени, элемент 17 ЗАДЕРЖКА, элемент 18 ЗАПРЕТ, элемент 19 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен к второму входу логи- 10 ческого элемента И 20, выход которого подключен к входу исполнительного органа 21.

Устройство работает следующим образом.

На входы преобразователей 1, 2 и 3 переменного напр жени  в посто нное подаетс  напр жение фаз сети относительно земли Ug, Ufj, U . Преоб- 20 разователи 1, 2 и 3 имеют уставку по напр жению 1,1-1,2 Оф. Если какоелибо из напр жений меньше напр жени  уставки, то выходной сигнал соответствующего преобразовател  равен нулю, а при превьшении уставки - логической единице. Таким образом, выбранные уставки обеспечивают изменение вькодного сигнала преобразователей напр жени  при возникновении в сети 30

однофазного замыкани  на землю и при обрыве в сети. Дл  отстройки от апериодической составл ющей тока замыкани  на землю используетс  блок 10 вьщержки времени, который обеспечи- 35

вает задержку сигнала на 0,2-0,5 с, что необходимо дл  прекращени  переходного режима.

В нормальном режиме работы сети 40 устройство не срабатывает. Напр жени  фаз симметричны и не превьппают ILj,выходные сигналы преобразователей 1-3 переменного напр жени  в посто нное равны нулю, на входы логи- 45 ческих элементов И 4-6 и ИЛИ-НЕ 7-9 поступают сигналы, равные нулю, на выходах логических элементов И 4-6 сигналы равны нулю, на выходе логического элемента ЛПИ 11 сигнал ра- 50 вен нулю, и первый исполнительный орган 13 не срабатывает. Поскольку три сигнала, поступающие на входы логического элемента 12, реализующего операцию неравнозначности, равны 55 единице, то сигнал на выходе последнего равен нулю и второй исполнительный орган 54 не срабатывает.

Р1звестно, что в воздушных электрических сет х с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю напр жение поврежденной фазы уменьшаетс  (до нул ), а напр же.ми  двух других фаз увеличиваютс  (до

).

При обрыве одного из проводов междуфазные напр  {ени  измен ютс  следующим образом. Напр жение на фазе, емкость которой уменьшаетс  в результате отключени , увеличиваетс  (и может составить 1,5 Иф), напр жени  двух других фаз уменьшаютс  одинаково (до минимального значени , равного 0,87 ) .

Выходные сигналы преобразователей 1,2 и 3 подаютс  на первые входы логических элементов И 4,5 и 6 и ИЛИ-Н 7,8 и 9 одноименных фаз и на вторые входы логических элементов И 4,.5 и 6 и ИЛИ-НЕ 7,8 и 9 опережающих фаз. Входы элементов И 4,5 и 6 соединены с трем  входами логического элемента ИЛИ 11, выходной сигнал которого равен логической единице при однофазном замыкании на землю. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 7,8 и 9 соединены с трем  входами логического элемента 12jреализующего операцию неравнозначности , выходной сигнал которого равен логической единице при обрыве в сети. В нормальном режиме выходные сигналы преобразователей 1-3 равны нулю, устройство не срабатывает.

При однофазном замыкании на землю, например, фазы А выходной сигнал преобразовател  1, равный нулю (напр жение поврежденной фазы А относительно земли уменьшаетс  и меньше ) подаетс - на первые входы логических :элементов И 6 и ИЛИ-НЕ 9 фазы С . Выходные сигналы преобразователей 2 и 3 фаз 8 , С равны логической единице (напр жени  фаз В , С относительно земли увеличиваютс ).

Выходной сигнал логической единицы с преобразовател  2 фазы 8 подаетс  на первые входы логических элементов И 5 и ИЛИ-НЕ 8 и на вторые входы логических элементов И 4 и ИЛИ-НЕ 7 опережающей фазы А . Выходной сигнал логической единицы с преобразовател  3 фазы С подаетс  на первые входы логи11еских элементов И 5 и ИЛИ-НЕ 8 опережающей фазы В . Выходные сигналы логических элементов ИЛИ-НЕ 7, 8 и 9 и логических элементов И 4 и 6 равны нулю, выходной сигнал логического элемента И 5 равен единице. Таким образом, поступающие на три входа логического элемента 12, реали зующего операционную неравнозначность , сигналы с элементов ЙЛИ-НЕ 7 8 и 9 равны нулю, и подключенный к нему исполнительный орган 13, сигнализирующий об обрыве в сети, не работает . На логический элемент ИЛИ 1 с логического элемента И 5 поступает сигнал, равньй единице, два других сигнала - с логических элементов И 4 и 6 - раны нулю. Выходной сигнал логического элемента ИЛИ 11 становитс  равным единице, что сигнализирует о наличии в сети замыкани  на зеш1ю - срабатьюает исполнительный орган 13. При обрыве в сети, например, фазы А выходной сигнал преобразовател  1, равный единице (напр жение по врежденной фазы Л относительно земл увеличиваетс  и больше Ua), подаетс на первые входы логических элементо , И 6 и ИЛИ-НЕ 9 фазы С . Выходные сиг налы преобразователей 2 и 3 фаз 8 , С, равные нулю (напр жени  фаз В , С относительно земли уменьшаютс ), подаютс  на первые входы логических элементов И 5,6 и ИЛИ-НЕ 8,9 своих фаз соответственно и на вторые входы логических элементов И 4,5 и ИЛИ-НЕ 7,8 опережающих фаз А и В соответственно . Выходные сигналы логических элементов И 4,5 и 6 и логических элементов РШИ-НЕ 7 и 9 равны нулю, выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 8 равен единице. Поступающие на три входа логического элемента ИЛИ 11 сигналы с логи ческих элементов И 4,5 и 6 равны нулю. Выходной сигнал логического .элемента ШТИ 11 равен нулю, исполни тельный орган 13, сигнализирующий о наличии однофазного замыкани  на землю в сети, ле работает. На один из входов логического элемента ИЖНЕ 8 поступает сигнал, равньш логической единице. Сигналы с логических элементов ИЛИ-НЕ 7 и 9 равны нулю, поэтому выходной сигнал логического элемента 12,реализующего операцию неравнозначности равен еди нице, что сигнализирует о наличии обрыва в сети - срабатывает исполнительный орган 14. При обрыве одного из фазных проводов сети с последующим замыканием на эемлю на входы логического элемента И 20 поступают два с выхода логического элемента ИЛИ 11 и с выхода логического элемента 12, реализующего функцию неравнозначности . Сигнал с вькода логического элемента 12, реализующего функцию неравнозначности , поступает на входы первого и второго реле времени 15 и 16, которые имеют разные вьщержки времени (t и t2 t . Первое реле времени имеет вьщержку времени Сигнал второе реле времени - t. продолжительностью менее t, - через реле времени не проходит, чем обеспечиваетс  отстройка от срабатывани  исполнительного органа 21 при кратковременных коммутаци х, вьщеление обрыва с последующим замыканием на землю. Если продолжительность сигнала от t -до tg, то сигнал проходит через реле времени 15 на элемент 17 ЗАДЕРЖКА, где задерживаетс  на врем  At, благодар  чему при обрыве в линии без последук цего замыкани  на эемлю исполнительньй орган 21 не срабатывает, так как сигнал с выхода логического элемента 12, реализующего операцию неравнознач по продолжительности длиннее, ности, t, при этом на запрещакщий вход чем элемента 18 ЗАПРЕТ с выхода второго реле времени 16 подаетс  запрещающий сигнал и на элемент 19 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ сигнал не проходит. Пределы продолжительности вьщел емого сигнала t. и t определ ютс  высотой подвеса провода в пролете и длиной пролета. Если сигнал, поступающий на реле времени, длительностью от t до t, то на запрещающем входе элемента 18 ЗАПРЕТ сигнала нет и через элемент 18 ЗАПРЕТ сигнал об обрыве провода проходит на элемент 19 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, где сохран етс  некоторое врем . С выхода элемента 19 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ сигнал поступает на второй вход четв1ертого логического элемента И 20, на первый вход которого подаетс  сигнал о наличии замыкани  на землю с выхода логического элемента ИЛИ 11. Как только по витс  сигнал на первом входе четвертого логического элемента И 20 при наличии сигнала на втором его входе с выхода логического элемента И 20 сигнал про ходит на вход третьего рсполнительного органа 21, сигнализирукицего о наличии обрьгоа с последующим замыканием на землю. Третий исполнительный орган 21 может быть подключен к органу отключени . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет ввделить повреждение вида: обрыв провода с последующим замыканием на землю. В воздушных электрических сет х сельскохоз йственного назначени  напр жением 10 кВ 80% всех видов повреждений приходитс  на замыкани  на землю. По ПТЭ при эксплуатации воздушных линий с изолированной нейт ралью разрешаетс  работать в режиме замыкани  на землю в течение времени, необходимого дл  отыскани  места повреждени  . В летний период при возникновении замыкани  на земпю на линии производ т отключение - землю не держат - во избежание пожаров (до отыскани  и устранени  повреждени ) . Недоотпуск электроэнергии при этом увеличиваетс . . С помощью предлагаемого устройства можно распознать вид повреждени , отличить земпю от обрыва провода с последующим замьжаю{ем на землю. Таким образом, число отключений можно сократить и тем самым сократить затраты на отыскание места повреждени .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОБРЫВА И ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ по авт. св. СССР № 1101950, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения обрыва провода с последующим замыканием на демлю, в устройство дополнительно введены два реле времени, элемент ’ ЗАДЕРЖКА, элемент ЗАПРЕТ, элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, четвертый логический элемент И, третий исполнительный орган, сигнализирующий об обрыве провода с последующим замыканием на землю, объединенные выходы первого и второго реле времени'включены на выход логического элемента, реализующего операцию неравнозначности, выход первого реле времени подключен к входу элемента ЗАДЕРЖКА, выход элемента ЗАДЕРЖКА подключен к разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, выход второго реле времени подключен к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого через элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен ко второму входу четвертого логического элемента И, выход, которого подключен к входу третьего исполнительного органа, сигнализирующего об обрыве провода с последующим замыканием на землю.

   ί