EA038734B1 - Устройство защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях - Google Patents
Устройство защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях Download PDFInfo
- Publication number
- EA038734B1 EA038734B1 EA202091086A EA202091086A EA038734B1 EA 038734 B1 EA038734 B1 EA 038734B1 EA 202091086 A EA202091086 A EA 202091086A EA 202091086 A EA202091086 A EA 202091086A EA 038734 B1 EA038734 B1 EA 038734B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- input
- relay
- protection against
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
- H02H3/162—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass for ac systems
- H02H3/165—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass for ac systems for three-phase systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно к распределительным электросетям, работающим с изолированной, резистивно-компенсированной или резистивно-заземленной нейтралью, и предназначено для защиты от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в электрических сетях 6-10 кВ.
Известны защиты от однофазных замыканий на землю ЗЗП-1М, ЗЗН, содержащие трансформатор тока нулевой последовательности, согласующий трансформатор, схему ограничения, усилитель переменного тока, фазочувствительный усилитель, исполнительный орган в каждом отходящем фидере и измерительный трансформатор напряжения. Устройства представляют собой направленную защиту в сетях с режимом нейтрали кроме компенсированного, селективно срабатывающую при металлических и устойчивых дуговых замыканиях, в том числе в электросетях с малыми значениями емкостных токов замыканий на землю. (http://bmrz-zakharov.narod.ru/2012/OZZ.htm - дата обращения 15.09.2019 г.;_Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. Конспект лекций. Санкт-Петербург, ПЭИПК, 2001. - 52 с.).
К недостаткам аналогов следует отнести ложные срабатывания защиты при перемежающихся дуговых замыканиях, а также большие погрешности и ненадежная работа измерительных трансформаторов напряжения, используемых в защитах и уязвимых к феррорезонансным перенапряжениям при ОЗЗ в электросети, и как следствие, снижение эффективности электроснабжения.
Наиболее близким по техническому решению, принятому в качестве прототипа, является устройство селективной зашиты от замыканий на землю в электрических сетях, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, подключенный через фазосдвигающий элемент, выпрямитель и пороговый элемент к усилителю, датчик напряжения нулевой последовательности, соединенный через подстроечный резистор с землей, исполнительное реле, контакты которого включены в цепь выключателя, и второй усилитель. При этом датчик напряжения нулевой последовательности выполнен из диодов, соединенных между собой по схеме 3B, и подключен к фазам контролируемой сети. Введение высоковольтного трехфазного выпрямителя вместо измерительного трансформатора напряжения обеспечивает определение с высокой точностью фазы (угла) между векторами напряжения нулевой последовательности и тока нулевой последовательности в поврежденном фидере. В случае возникновения ОЗЗ, при котором ток нулевой последовательности в поврежденном фидере направлен от шин к месту повреждения (в неповрежденных фидерах направления токов противоположное), исполнительное реле посредством обоих усилителей включается с действием на отключение поврежденного фидера или на сигнал (патент RU № 58269, МПК Н02Н 3/00 (2006.01), опубликовано: 10.11.2006, бюл. № 31).
К недостаткам прототипа следует отнести следующее:
отсутствие функции ограничения коммутационных перенапряжений, инициирующих ОЗЗ, а также их регистрации с целью определения при последующем анализе источников перенапряжений;
снижение электробезопасности из-за отсутствия гальванической развязки между высоковольтным выпрямителем и остальными элементами устройства;
сложность и дороговизна применения выпрямителя, выполненного по схеме 3B на каждом отходящем фидере.
Указанные недостатки снижают надежность и безопасность работы электросетей, усложняют и повышают стоимость защиты от 033, что значительно снижает эффективность электроснабжения.
Задача изобретения - создание простого и недорогого устройства защиты от однофазных замыканий на землю, обеспечивающего безопасную и надежную работу электрических сетей с расширенными функциональными возможностями и высокую эффективность электроснабжения.
Технический результат заключается в повышении эффективности защиты от ОЗЗ путем расширения функциональных возможностей ограничения и регистрации коммутационных перенапряжений, упрощении и удешевлении устройства за счет установки одного на секцию шин электросети датчика напряжения нулевой последовательности, выполненного из RC-гасителя, а также в повышении безопасности созданием гальванической развязки с электросетью включением трансформатора тока между RCгасителем и остальными элементами устройства.
Для достижения технического результата устройство защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях, содержащее выключатель, датчик тока нулевой последовательности отходящего фидера, датчик напряжения нулевой последовательности, фазоопределяющий модуль, реле напряжения, согласующий блок и исполнительное реле, согласно изобретению, датчик напряжения нулевой последовательности выполнен из RC-гасителя, входы которого подключены к электросети, а выходы соединены в общую точку и заземлены через трансформатор тока, причем вторичная обмотка трансформатора тока присоединена посредством согласующего блока к входу дополнительно введенного регистратора сигналов и к входу реле напряжения, при этом выход реле напряжения подключен к входу фазоопределяющего модуля и к входу регистратора сигналов.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.
На фигуре представлена блок-схема устройства защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях, где:
- электросеть,
- отходящий фидер,
- 1 038734
- выключатель,
- датчик тока нулевой последовательности (ТНП),
- фазоопределяющий модуль,
- исполнительное реле,
- RC-гаситель,
- реле напряжения,
- согласующий блок,
- трансформатор тока,
- регистратор сигналов.
В электросети 1 каждый из отходящих фидеров 2 содержит выключатель 3, датчик ТНП 4, подключенный вторичной обмоткой к входу фазоопределяющего модуля 5, выход которого соединен с исполнительным реле 6, управляющим выключателем 3. При этом общим для всех отходящих фидеров 2, подключенных непосредственно к электросети 1, является подключенный входами к электросети 1 RCгаситель 7 и выходами, соединенными в общую точку, заземленный через трансформатор тока 10. Причем вторичная обмотка трансформатора тока 10 присоединена посредством согласующего блока 9 с регистратором сигналов 11 и входом реле напряжения 8, имеющим временную характеристику, выходы которого соединены с входом фазоопределяющего модуля 5 и входом регистратора сигналов 11.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
В нормальном режиме работы электросети 1 без коммутационных перенапряжений и ОЗЗ отходящие фидеры 2 при включенном выключателе 3 обеспечивают электроснабжение потребителей, а датчики ТНП 4, RC-гаситель 7 и трансформатор тока 10, отстроенные от токов небаланса, находятся под напряжением в исходном состоянии. Также в готовности функционировать при появлении коммутационных перенапряжений или ОЗЗ находятся фазоопределяющий модуль 5, исполнительное реле 6, реле напряжения 8, согласующий блок 9 и регистратор сигналов 11.
Возникновение коммутационных перенапряжений в электросети 1 сопровождается тем, что в RCгасителе 7 и трансформаторе тока 10 появляется импульс тока, преобразуемый затем в согласующем блоке 9 в импульс напряжения. Поскольку длительность коммутационного перенапряжения не превышает, как правило, 10 мс (одна полуволна основной гармоники), а уставка времени задержки в реле напряжения 8 значительно превышает указанную длительность, то сигнал о возникшем коммутационном перенапряжении только фиксируется в регистраторе сигналов 11 и не проявляется в других элементах устройства.
Появление ОЗЗ в электросети 1 приводит к тому, что в RC-гасителе 7, представляющим, в сущности, неповрежденный отходящий фидер, также как и через емкости в неповрежденных фидерах, появляется ток нулевой последовательности, который проходя через трансформатор тока 10 и его вторичную обмотку, преобразуется затем в согласующем блоке 9 в напряжение нулевой последовательности Uo. При этом ее фаза совпадает, по определению, с фазой тока от датчика ТНП 4 неповрежденного фидера. Затем сигнал Uo, превышающий уставку в реле напряжения 8, определяемую небалансами тока в RCгасителе 7, и с задержкой на длительность переходного процесса при ОЗЗ, как правило, на 20-40 мс, поступает в фазоопределяющий модуль 5. Одновременно и синхронно с этим процессом поступает сигнал от датчика ТНП 4 и сравнивается в фазоопределяющем модуле 5 с фазой сигнала Uo. При этом их взаимное противофазное состояние указывает на поврежденный фидер и сформированный таким образом сигнал от фазоопределяющего модуля 5 приходит на исполнительное реле 6 с последующим действием на сигнал или на отключение выключателем 3 поврежденного фидера. Причем сигнал Uo поступает также на регистратор сигналов 11, фиксирующий факт ОЗЗ в электросети 1.
Сравнительный анализ предлагаемого устройства с прототипом показывает следующее.
1) Использование RC-гасителя 7 в качестве датчика напряжения нулевой последовательности Uo основывается на абсолютном подобии его с неповрежденными отходящими фидерами электросети 1, токи в датчиках ТНП которых совпадают по фазе с указанным напряжением нулевой последовательности Uo. При этом применение RC-гасителя 7, одного на секцию шин электросети, вместо высоковольтного трехфазного выпрямителя, который устанавливается на каждом отходящем фидере, значительно упрощает и удешевляет защиту от ОЗЗ в электросетях.
2) Обоснование в предлагаемом устройстве дополнительной функции ограничения и регистрации коммутационных перенапряжений, возникающих в электросети 1 по ряду причин, заключается в их проявлении в первую очередь в RC-гасителе 7. При этом по сравнению с ограничителями перенапряжений нелинейными (ОПН), имеющими весьма высокий уровень срабатывания, RC-гаситель 7 ограничивает даже незначительные по величине коммутационные перенапряжения и опасные высшие гармоники. Таким образом обеспечивается повышение надежности работы устройства и электросети в целом. (http://www.exctr.ru/product/energetika/zahchita-elektrooborudovaniya-6-10kv-otperenapryazheniy/).
3) Введение в устройство регистратора сигналов 11 позволяет фиксировать во времени факты появления и ограничения коммутационных перенапряжений. Это способствует при последующем анализе выявлению источников перенапряжений с целью принятия предупредительных мер по недопущению перенапряжений и повышению надежности работы электросети.
- 2 038734
4) Повышение уровня электробезопасности, создаваемое предлагаемым устройством, заключается в том, что трансформатор тока 10 создает гальваническую развязку между высоковольтной электросетью 1 с подключенным к ней напрямую RC-гасителем 7 и, соответственно, остальными низковольтными элементами устройства.
Представленный анализ подтверждает повышение эффективности электроснабжения при применении простого и недорогого в реализации устройства защиты электросетей от 033 с расширенными функциональными возможностями ограничения и регистрации возникающих коммутационных перенапряжений и обеспечивающим безопасность работы электросети, а также доказывает новизну и значительные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом при любых видах 033.
Для функционирования предлагаемого устройства могут применяться выпускаемые промышленностью RC-гасители, измерительные трансформаторы тока катушечные типа ТКЛ, трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ и ТЗР, а также широко применяемые в электроэнергетике оборудование, приборы и элементы релейных защит и систем регистрации сигналов.
Таким образом, преимуществом предлагаемого изобретения является простое и недорогое устройство защиты от однофазных замыканий на землю с расширенными функциональными возможностями, обеспечивающее безопасную и надежную работу электрических сетей напряжением 6-10 кВ при любых видах 033 и с режимами нейтрали кроме компенсированных и высокую эффективность электроснабжения.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯУстройство защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях, содержащее выключатель, датчик тока нулевой последовательности отходящего фидера, фазоопределяющий модуль, реле напряжения, согласующий блок, исполнительное реле и датчик напряжения нулевой последовательности, отличающееся тем, что датчик напряжения нулевой последовательности выполнен из RCгасителя, входы которого подключены к электросети, а выходы соединены в общую точку и заземлены через трансформатор тока, причем вторичная обмотка трансформатора тока присоединена посредством согласующего блока к входу дополнительно введенного регистратора сигналов и к входу реле напряжения, при этом выход реле напряжения подключен к входу фазоопределяющего модуля и к входу регистратора сигналов.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ20200219 | 2020-04-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA202091086A1 EA202091086A1 (ru) | 2021-10-08 |
| EA038734B1 true EA038734B1 (ru) | 2021-10-12 |
Family
ID=78524338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA202091086A EA038734B1 (ru) | 2020-04-01 | 2020-04-28 | Устройство защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA038734B1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104251959A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-31 | 云南电网公司电力科学研究院 | 一种用于检测和定位配电网单相接地故障的方法及装置 |
| US9400302B2 (en) * | 2010-05-24 | 2016-07-26 | Lifetechnos Co., Ltd. | Earth leakage detector with suffered current-blocking function |
| RU2629374C1 (ru) * | 2016-08-17 | 2017-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Способ защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления |
| KR20190128920A (ko) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 주식회사 아이티이 | 전기고장 만능탐지 및 복구 배전시스템 및 그 공사방법 |
-
2020
- 2020-04-28 EA EA202091086A patent/EA038734B1/ru unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9400302B2 (en) * | 2010-05-24 | 2016-07-26 | Lifetechnos Co., Ltd. | Earth leakage detector with suffered current-blocking function |
| CN104251959A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-31 | 云南电网公司电力科学研究院 | 一种用于检测和定位配电网单相接地故障的方法及装置 |
| RU2629374C1 (ru) * | 2016-08-17 | 2017-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Способ защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления |
| KR20190128920A (ko) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 주식회사 아이티이 | 전기고장 만능탐지 및 복구 배전시스템 및 그 공사방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA202091086A1 (ru) | 2021-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9219360B2 (en) | Safe quick disconnect leakage protector | |
| JP6234647B1 (ja) | 直流電気回路保護装置およびアーク検出方法 | |
| CN105356441B (zh) | 智能pt消谐选相的方法和装置 | |
| WO2017221493A1 (ja) | 直流電気回路保護装置およびアーク検出方法 | |
| US9557349B2 (en) | Measuring system for continuously monitoring a high-voltage bushing | |
| CN205544206U (zh) | 智能pt消谐选相的装置 | |
| JP7273813B2 (ja) | 負荷を一時的過電圧および過渡過電圧の両方から保護するための回路配置 | |
| JPS60255012A (ja) | 保護継電器 | |
| KR101451389B1 (ko) | 계기용 변류기 개방 상태 감시 및 보호 장치가 구비된 수배전반 | |
| US20110178649A1 (en) | Method for preventing electric shock by contact with connected-to-ground electric appliances and installations, and apparatus therefor | |
| EA038734B1 (ru) | Устройство защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях | |
| RU168498U1 (ru) | Устройство защиты электрических сетей среднего класса напряжения от однофазных замыканий на землю | |
| RU2578123C1 (ru) | Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю | |
| KR101648512B1 (ko) | 저항성 지락 전류 검출 모터 보호계전기 | |
| RU2646219C1 (ru) | Устройство для защиты от замыканий на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока | |
| KR101461568B1 (ko) | 돌입 전류 억제 기능을 갖는 전력 차단기 제어장치 | |
| Sudhakar et al. | Simulation of generator protection using Matlab | |
| KR100585378B1 (ko) | 누전 차단기 | |
| KR100638239B1 (ko) | 누전 차단기 | |
| RU2239269C1 (ru) | Устройство для защиты от замыканий на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока | |
| Sattari et al. | High reliability electrical distribution system for industrial facilities | |
| Галиахметова et al. | TYPES OF PROTECTION AGAINST SINGLE-PHASE EARTH FAULTS (OZZ) | |
| JP3067428B2 (ja) | 直流遮断器の異常監視装置 | |
| JP2010183745A (ja) | 短絡保護装置 | |
| Schork et al. | Impacts of Grounding Concepts in IT DC-Grids on SPD Safety |