RU2334331C1 - Recorder of double earthing in isolated neutral circuits - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: recorder incorporates a power source, a three-phase power circuit with two phases connected to current transformers. The secondary circuits of the said transformers include trans-reactors connected, by secondary windings, with a multi-arm diode bridge with its input being connected to the first capacitor, connected in parallel, and the first resistor shunted by a chain made up of the second capacitor, second resistor and the first reactor, all connected in series. The third capacitor, an output component, voltage transformer with an open-triangle winding connection, single-phase diode bridge are connected to the aforesaid winding, all connected in parallel. The third resistor and the fourth capacitor, connected in parallel, are connected to the single-phase diode bridge output. The fourth resistor and fifth capacitor, connected in parallel, are connected, via the first diode, to the single-phase diode bridge output. Note that the second back-to-back diode and the second reactor connected to the AND element first input are connected in parallel to the first diode. The AND element second input is connected to the first reactor output and the said element output is connected to the output component.

EFFECT: higher reliability of power supply, higher electrical and fire safety.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области электроснабжения и может быть использовано для повышения надежности питания потребителей и обеспечения электро- и пожаробезопасности при эксплуатации электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью путем своевременного оповещения обслуживающего персонала подстанции и дальнейшего отключения повреждений.The invention relates to the field of power supply and can be used to increase the reliability of power supply to consumers and ensure electrical and fire safety when operating electrical equipment in networks with isolated neutral by timely notification of the personnel of the substation and further shutdown of damage.

Известно устройство токовой защиты [1], содержащее реагирующие органы, соединенные с элементами выдержки времени, которые через промежуточные усилители подключены к выходному органу. Это устройство реагирует на увеличение тока при междуфазных коротких замыканиях в линии и при двойных замыканиях на землю.A current protection device [1] is known, comprising reacting organs connected to time delay elements, which are connected to an output organ via intermediate amplifiers. This device responds to an increase in current with interphase short circuits in the line and with double earth faults.

Недостатком этого устройства является невозможность отличия междуфазных коротких замыканий и двойных замыканий на землю. Кроме этого устройство не реагирует на удаленные двойные замыканий на землю.The disadvantage of this device is the inability to distinguish between phase-to-phase short circuits and double earth faults. In addition, the device does not respond to remote double earth faults.

Известно также устройство токовой защиты [2], содержащее пусковые органы, элементы выдержки времени, ячейки НЕ, И, ИЛИ, ПАМЯТЬ и выходной орган, в котором пусковые органы с разными уставками соединены с двумя входами ячейки И, причем пусковой орган с меньшей уставкой соединен с третьим входом этой ячейки через элементы выдержки времени, НЕ и ИЛИ, а выход ячейки И через элемент ПАМЯТЬ соединен с другим входом указанной ячейки ИЛИ и выходным органом.A current protection device [2] is also known, which contains starting elements, time delay elements, cells NOT, AND, OR, MEMORY and an output element, in which the starting elements with different settings are connected to two inputs of the AND cell, and the starting element with a lower setting is connected with the third input of this cell through the time delay elements, NOT and OR, and the output of the AND cell through the MEMORY element is connected to the other input of the indicated OR cell and the output organ.

Недостатком этого устройства является невозможность различия междуфазных коротких замыканий на линии и двойных замыканий на землю как на одной, так и на разных линиях.The disadvantage of this device is the impossibility of distinguishing between phase-to-phase short circuits on a line and double earth faults on both one and different lines.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство самонастраивающейся токовой защиты для линий 6-10 кВ [3], содержащее источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечего диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый резистор и первый конденсатор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор и выходной орган.The closest in technical essence to the present invention is a device for self-adjusting current protection for 6-10 kV lines [3], containing a power source, a three-phase power circuit, in two phases of which current transformers are installed, in the secondary circuits of which transreactors connected by secondary windings with inputs of a multi-arm diode bridge, to the output of which are connected the first resistor and the first capacitor connected in parallel, shunted by a chain of series-connected second conductors a sensor, a second resistor and a first reacting organ, in parallel with which a third capacitor and an output organ are connected.

Недостатком этого устройства является невозможность различия междуфазных коротких замыканий на линии и двойных замыканий на землю как на одной, так и на разных линиях.The disadvantage of this device is the impossibility of distinguishing between phase-to-phase short circuits on a line and double earth faults on both one and different lines.

Предлагаемое изобретение направлено на регистрацию двойных замыканий на землю, которые приводят к разрушению опор линий электропередачи, а также представляют опасность для жизни людей и животных, когда одно из повреждений изоляции расположено на трансформаторном пункте.The present invention is aimed at detecting double earth faults, which lead to the destruction of the supports of power lines, and also pose a danger to the lives of people and animals when one of the insulation damage is located at the transformer point.

Это достигается тем, что в устройстве для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащем источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечего диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый конденсатор и первый резистор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор, выходной орган, согласно предлагаемого изобретения введен элемент И, трансформатор напряжения с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, третий и четвертый резисторы, четвертый и пятый конденсаторы, второй реагирующий орган, два диода и однофазный диодный мост, связанный входами с обмоткой трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу однофазного диодного моста подключены непосредственно параллельно соединенные третий резистор и четвертый конденсатор, а через первый диод - параллельно включенные четвертый резистор и пятый конденсатор, причем параллельно первому диоду включен второй встречно включенный диод и второй реагирующий орган, соединенный с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реагирующего органа, а выход элемента И связан с выходным органом.This is achieved by the fact that in the device for registering double earth faults in networks with an isolated neutral containing a power source, a three-phase power circuit, in two phases of which current transformers are installed, in the secondary circuits of which are transreactors connected by secondary windings with inputs of a multi-arm diode bridge , the output of which is connected in parallel to the first capacitor and the first resistor, shunted by a chain of series-connected second capacitor, second resistor and of the first reacting organ, in parallel with which the third capacitor is connected, the output organ, according to the invention, an And element is introduced, a voltage transformer with a winding connected to an open triangle, third and fourth resistors, fourth and fifth capacitors, second reacting organ, two diodes and a single-phase diode bridge connected by inputs to the winding of a voltage transformer connected to an open triangle, directly connected in parallel are connected to the output of a single-phase diode bridge the first resistor and the fourth capacitor, and through the first diode - the fourth resistor and the fifth capacitor connected in parallel, and the second counter-connected diode and the second reacting organ connected to the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the first reacting organ, parallel to the first diode, and the output of the And element is connected to the output organ.

На фиг.1 представлена схема устройства для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью. Предлагаемое устройство содержит источник питания - силовой трансформатор 1, включенные в две фазы трансформаторы тока 2, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, преобразующие ток в напряжение 3. Выходы трансреакторов соединены с входами многоплечего диодного моста 4, к выходу которого подключены параллельно первый конденсатор 5 и первый резистор 6, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора 10, второго резистора 9 и первого реагирующего органа 8, который воздействует на свой контакт 11, параллельно реагирующему органу подключен третий конденсатор 7. В устройство введен трансформатор напряжения 16 с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу которого подключен однофазный диодный мост 20, с выхода которого запитаны третий 18 и четвертый 24 резисторы, четвертый 17 и пятый 23 конденсаторы, а также два диода 21, 22 и второй реагирующий орган 19, который воздействует на свой контакт 25, элемент И из последовательно включенных выходных контактов 11 и 25 реагирующих органов 8 и 19, воздействующий на исполнительный орган 26.Figure 1 presents a diagram of a device for registering double earth faults in networks with isolated neutral. The proposed device contains a power source - a power transformer 1, two-phase current transformers 2, in the secondary circuits of which are transreactors that convert the current to voltage 3. The outputs of the transreactors are connected to the inputs of the multi-arm diode bridge 4, the output of which is connected in parallel to the first capacitor 5 and the first resistor 6, shunted by a chain of series-connected second capacitor 10, the second resistor 9 and the first reacting organ 8, which acts on its contact 11, parallel but the third capacitor 7 is connected to the reacting organ 7. A voltage transformer 16 with a winding connected to an open triangle is connected to the device, to the output of which a single-phase diode bridge 20 is connected, from the output of which are the third 18 and fourth 24 resistors, the fourth 17 and fifth 23 capacitors, and also two diodes 21, 22 and a second reacting organ 19, which acts on its contact 25, element And from the series-connected output contacts 11 and 25 of the reacting organs 8 and 19, acting on the actuator 26.

Устройство для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью работает следующим образом.A device for detecting double earth faults in networks with isolated neutral operates as follows.

Устройство реагирует на резкое увеличение величины тока при двойном замыкании на землю и на снижение напряжения на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения.The device responds to a sharp increase in current during a double earth fault and to a decrease in voltage at the output of the winding connected to an open triangle of the voltage transformer.

В рабочем режиме работы сети при изменении тока нагрузки напряжение на выходе многоплечего диодного моста 4 изменяется плавно, и его уровень на конденсаторе 5 изменяется также плавно, реагирующий орган 8 не срабатывает. На выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник, трансформатора напряжения 16 напряжение нулевой последовательности близко к нулю, поэтому второй реагирующий орган 19 также не срабатывает.In the operating mode of the network when the load current changes, the voltage at the output of the multi-arm diode bridge 4 changes smoothly, and its level on the capacitor 5 also changes smoothly, the reacting organ 8 does not work. At the output of the winding connected in an open triangle of the voltage transformer 16, the zero sequence voltage is close to zero, therefore, the second reacting organ 19 also does not work.

При замыкании на землю одной фазы на линии, подключенной через выключатель 13, в точке 15 на выходе обмотки трансформатора напряжения 16, соединенной в разомкнутый треугольник, появляется напряжение нулевой последовательности, близкое к 100 В, которое подается на входы диодного моста 20. На выходе диодного моста 20 заряжаются конденсаторы 17 и 23 до одинакового уровня напряжения, поэтому второй реагирующий орган 19 не срабатывает.When one phase is shorted to ground on a line connected through a switch 13, at point 15 at the output of the voltage transformer winding 16 connected to an open triangle, a zero-sequence voltage appears close to 100 V, which is applied to the inputs of the diode bridge 20. At the output of the diode of the bridge 20, capacitors 17 and 23 are charged to the same voltage level, so the second reacting organ 19 does not work.

Замыкание на землю одной фазы в точке 15 приводит к увеличению фазных напряжений неповрежденных фаз до линейного напряжения, поэтому возможно повреждение изоляции на другой фазе в другой точке 14 сети. Тогда протекает ток двойного замыкания на землю по контуру: одна фаза источника - трансформатор тока 2, выключатель 13, провод линии, повреждение изоляции 15, земля, второе повреждение в точке 14 на другой линии, выключатель 12, источник питания 1. Этот ток двойного замыкания на землю значительно превышает ток нагрузки, поэтому резко увеличивается и вторичный ток трансформатора тока 2, что приводит к резкому увеличению напряжения на выходе трансреактора 3. Соответственно резко увеличивается напряжение на выходе диодного моста 4, что приводит к протеканию тока через конденсатор 10, резистор 9 и первый реагирующий орган 8. От этого тока срабатывает реагирующий орган 8 и замыкает свои контакты 11, остающиеся в сработавшем состоянии на незначительное время. Одновременно с увеличением тока при двойном замыкании на землю снижается напряжение нулевой последовательности на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения 16. Тогда конденсатор 17 быстро разряжается на сопротивление 18, а конденсатор 23 разряжается на сопротивление 18 через диод 22 и второй реагирующий орган 19, при этом второй реагирующий орган 19 срабатывает и замыкает свои контакты 25. Этим самым подается питание на исполнительный орган 26, который сигнализирует наличие двойного замыкания на землю.A ground fault of one phase at point 15 leads to an increase in the phase voltages of the undamaged phases to a line voltage, therefore, insulation damage on the other phase at another point 14 of the network is possible. Then the double circuit current flows to the ground along the circuit: one phase of the source is current transformer 2, circuit breaker 13, line wire, insulation damage 15, ground, second fault at point 14 on another line, circuit breaker 12, power supply 1. This double circuit current to ground significantly exceeds the load current, therefore, the secondary current of current transformer 2 also increases sharply, which leads to a sharp increase in voltage at the output of transreactor 3. Accordingly, the voltage at the output of diode bridge 4 sharply increases, which leads to current percolation through the capacitor 10, the resistor 9 and the first reactive body 8. From this current is triggered responsive body 8 and closes its contacts 11 remaining energized insignificant at the time. Simultaneously with the increase in current with a double earth fault, the zero-sequence voltage at the output of the winding connected to the open triangle of the voltage transformer 16 decreases. Then the capacitor 17 is quickly discharged to the resistance 18, and the capacitor 23 is discharged to the resistance 18 through the diode 22 and the second reacting organ 19, in this case, the second reacting organ 19 is activated and closes its contacts 25. Thereby, power is supplied to the actuator 26, which signals the presence of a double earth fault.

Междуфазные короткие замыкания на линиях также приводят к увеличению тока в первичной и во вторичной цепи трансформаторов тока 2, увеличивается напряжение на выходе трансреакторов 3 и выпрямительного моста 4. От резкого изменения напряжения на выходе выпрямительного моста 4 от протекания зарядного тока конденсатора 10 через резистор 9 и реагирующий орган 8 срабатывает реагирующий орган 8 и подает сигнал на один вход логического элемента И. Но при междуфазном коротком замыкании не появляется напряжение нулевой последовательности на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник, трансформатора напряжения 16, поэтому второй реагирующий орган 19 не срабатывает. Соответственно не срабатывает и исполнительный орган 26.Interphase short circuits on the lines also lead to an increase in current in the primary and secondary circuits of current transformers 2, the voltage at the output of transreactors 3 and rectifier bridge 4 increases. From a sharp change in voltage at the output of rectifier bridge 4 from the flow of the charging current of capacitor 10 through resistor 9 and the reacting organ 8 is triggered by the reacting organ 8 and gives a signal to one input of the logic element I. But with an interphase short circuit, the zero sequence voltage does not appear at the output winding connected in an open triangle, voltage transformer 16, so the second reacting organ 19 does not work. Accordingly, the executive body 26 does not work either.

Источники информацииInformation sources

1. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - СПб.: Политехника-сервис. - 2005. - 350 с.1. Shabad M.A. Calculations of relay protection and automation of distribution networks. - SPb .: Polytechnic service. - 2005 .-- 350 s.

2. Устройство токовой защиты. А.С. 550714 СССР, Н02Н 3/08 / Н.М.Попов, В.Е.Поляков. - № 2058329/07; Заявл. 06.09.74. // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. - 1977. - № 10. - С.32. Current protection device. A.S. 550714 USSR, Н02Н 3/08 / N.M. Popov, V.E. Polyakov. - No. 2058329/07; Claim 09/06/74. // Discoveries, inventions, industrial designs and trademarks. - 1977. - No. 10. - C.3

3. Синельников В.Я., Стасенко P.O., Фельдман Н.М. Самонастраивающаяся токовая защита для линий 6-10 кВ. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1973. - № 5. - С.36-37.3. Sinelnikov V.Ya., Stasenko P.O., Feldman N.M. Self-tuning current protection for 6-10 kV lines. // Mechanization and electrification of agriculture. - 1973. - No. 5. - S.36-37.

Claims (1)

Устройство для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, содержащее источник питания, трехфазную силовую цепь, в двух фазах которой установлены трансформаторы тока, во вторичных цепях которых включены трансреакторы, соединенные вторичными обмотками с входами многоплечевого диодного моста, к выходу которого присоединены параллельно включенные первый конденсатор и первый резистор, зашунтированный цепочкой из последовательно включенных второго конденсатора, второго резистора и первого реагирующего органа, параллельно которому подключен третий конденсатор, выходной орган, отличающееся тем, что введен элемент И, трансформатор напряжения с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник, третий и четвертый резисторы, четвертый и пятый конденсаторы, второй реагирующий орган, два диода и однофазный диодный мост, связанный входами с обмоткой трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, к выходу однофазного диодного моста подключены непосредственно параллельно соединенные третий резистор и четвертый конденсатор, а через первый диод - параллельно включенные четвертый резистор и пятый конденсатор, причем параллельно первому диоду включен второй встречно включенный диод и второй реагирующий орган, соединенный с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реагирующего органа, а выход элемента И связан с выходным органом.A device for detecting double earth faults in networks with isolated neutral, containing a power source, a three-phase power circuit, in two phases of which current transformers are installed, in the secondary circuits of which are transreactors connected by secondary windings to the inputs of a multi-arm diode bridge, to the output of which are connected in parallel included first capacitor and first resistor, shunted by a chain of series-connected second capacitor, second resistor and first reactive org ana, in parallel with which a third capacitor is connected, an output organ, characterized in that the And element is inserted, a voltage transformer with a winding connected to an open triangle, third and fourth resistors, fourth and fifth capacitors, a second reacting organ, two diodes and a single-phase diode bridge, connected by inputs to the winding of a voltage transformer connected to an open triangle, a third resistor and a fourth capacitor are directly connected in parallel to the output of a single-phase diode bridge, and h Through the first diode, a fourth resistor and a fifth capacitor are connected in parallel, and a second counter-connected diode and a second reacting organ connected to the first input of the element And parallel to the first diode are connected to the output of the first reacting organ, and the output of the element And is connected to the output body.