CC BY
22
Ml;
Ш»
II
IK
1« II
Р
УДК 621.316.925
УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ линии от ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Б.Б. Утегулов, А.Б. Утегулов, Д.Б. Утегулова, т А.Б. Абдыкаримов, A.M. Шинтемиров, A.M. Шинтемиров
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
шш
щШ
Eip фазальщ жерге туйьщталумен арщальщ ауыспалы кедерг1
ЩЩ жагдайда щамтамасыз ememin селективпйк жене тез эрекет етепин оцшауламаган бейтараптамамен торапта 6ip фазальщ жерге шуньщталудан желшщ крргасын цурылгы жасалган. Егер цосымша жалпы
ш
токпен ^алган желхлгрден цоргалган сыйымдыльщты ток салыстырылган.
Щй| Разработано устройство защиты линии от однофазного замыкания
на зельио в сети с изолированной нейтралью, обеспечивающее селективность и быстродействие при однофазных замыканиях на землю через переходное сопротивление в случае, если емкостной ток защищаемой линии соизмерим с суммарным током остальных линий.
The device ofprotection of a line from the single-phase short circuit on the ground in an network with isolated neutral which provide selectivity and speed is developed at single-phase short circuits on ground through transitive resistance in a case, in addition, if the capacitor current of the protected line is commensurable with a total current of other lines.
С целью повышения селективности при однофазных замыканиях на землю через переходное сопротивление в электрических сетях с изолированной нейтралью разработано устройство защиты линии от однофазных замыканий на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью.
В настоящее время широко применяется устройство от однофазных замыканий на землю, содержащее по числу фаз конденсаторы, включенные между соответствующими фазами сети и землей, трансформатор тока нулевой последовательности и исполнительные реле, а также снабжено двумя выпрямительными мостами и дополнительным трансформатором тока
нулевой последовательности [1]. Недостатком данного устройства является то, что защита имеет низкую селективность при однофазных замыканиях на землю через переходное сопротивление в местах, где емкостной ток в сети соизмерим с суммарным емкостным током защищаемой линии.
Разработанное устройство, содержащее по числу фаз конденсаторы, включенные в месте соединения первичных обмоток основного и дополнительного трансформаторов тока нулевой последовательности, включенных последовательно и на выходе имеющих согласующие элементы, снабжено тиристорными оптронами, логические элементы И-НЕ, соединенные по схеме К8-триггера, транзистор, выполняющий функции электронного ключа, оптотиристор, силовые электроды которого коммутируют катушку электромагнита отключения выключателя нагрузки линии.
На рисунке 1 представлена схема разработанного устройства, на рисунке 2 - временные диаграммы работы устройства.
Устройство защиты линии при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью содержит источник питания; электрическую линию с однофазным замыканием на землю в фазе А; трансформатор тока нулевой последовательности ТА1; дополнительный трансформатор тока нулевой последовательности ТА2; конденсаторы С, подключенные по числу фаз; согласующие элементы ЭС1 и ЭС2; тиристорные оптроны У1Л-УШ; резисторы 111-114; логические элементы И-НЕ Э1-Э5; транзистор \Т; оп-титиристор УиЗ; выключатель нагрузки С>Р.
На временных диаграммах рис. 2 показаны токи на выходе согласующих элементов ЭС1 и ЭС2, где:
1вк - ток включения тиристорного оптрона;
1о - емкостной ток сети;
1к - ток, генерируемый конденсатором С;
(р - угол сдвига фаз между векторами тока 1с и тока 1о.
Суммарный ток определяется по формуле
1с=1„+1к- (1)
Устройство работает следующим образом. Величина тока 1к обеспечивает разницу амплитуд токов 1с и 1о? и угол сдвига фаз (р между векторами токов 1с и 1о. Разница амплитуд токов 1с и 1о и угол сдвига фаз этих токов характеризуется величиной емкости С, чем больше величина емкости С, тем больше угол сдвига фаз между токами 1с и 1о и разница амплитуд этих токов, что увеличивает разницу во времени сигналов включения тиристор-
о.з.з А В С
+ 5В
Рис. 1
ных оптронов и положительно сказывается на надежности работы разработанного устройства защиты линии от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.
При отсутствии короткого замыкания на линии и со стороны источника питания, тиристорные оптроны VII1 и УШ закрыты и на входах элементов И-НЕ Э1 и Э2 присутствует напряжение высокого уровня. На вы-
ходе этих элементов и на входах элементов И-НЕ ЭЗ, Э4 присутствует напряжение низкого уровня. Соответственно на выходе элементов И-НЕ ЭЗ и Э4 - уровень высокого напряжения, на входах элемента И-НЕ Э5 высокий уровень напряжения, на выходе - напряжение низкого уровня, поэтому транзистор VT закрыт, оптотиристор VU3 закрыт и выключатель нагрузки QF линии находится во включенном состоянии.
При возникновении однофазного замыкания на землю на линии через трансформатор тока TAI протекает I - емкостной ток всех линий сети, а через трансформатор тока ТА2 протекает 1с - суммарный ток, который состоит из тока I и I.
о к
Как видно из рис. 2, на управляющий электрод тиристорного оптрона VT2 подается больший управляющий сигнал, который характеризуется током 1с, что приводит к быстрому его открыванию за время tp при этом на входах элемента И-НЕ Э2 появляется напряжение низкого уровня, на выходе этого элемента и на одном из входов элемента И-НЕ Э4 появляется
Рис. 2
напряжение высокого уровня. На втором входе этого элемента уже присутствует напряжение высокого уровня, поэтому на выходе элемента И-НЕ
34 и на одном из входов элемента И-НЕ ЭЗ и на входах элемента И-НЕ
35 - напряжение низкого уровня. На выходе элемента И-НЕ Э5 и на базе транзистора УТ появляется напряжение высокого уровня, поэтому транзистор открывается, оптотиристор УШ открывается, срабатывает электромагнит отключения и выключатель нагрузки £)Р отключается.
При возникновении однофазного замыкания на землю со стороны источника питания через трансформатор токаТА2 протекает только емкостной ток 1о линии, а через трансформатор тока ТА1 протекает величина суммарного тока 1с, который состоит из тока 1о и тока 1к.
Согласно рис. 2, на управляющий катод тиристорного оптрона УШ подается больший управляющий сигнал, который характеризуется током 1с, что приводит к быстрому его открыванию за время 1Г На входах элемента И-НЕ Э1 появляется напряжение низкого уровня, на выходе этого элемента и на входе элемента И-НЕ ЭЗ появляется напряжение высокого уровня. Так как на другом входе этого элемента уже присутствует напряжение высокого уровня, то на выходе этого элемента и на входе элемента И-НЕ Э4 присутствует напряжение низкого уровня. На другом входе элемента И-НЕ Э4 присутствует напряжение низкого уровня, поэтому на выходе элемента И-НЕ Э4 и на входе элемента И-НЕ Э5 - напряжение высокого уровня, на выходе элемента И-НЕ Э5 - напряжение низкого уровня, Транзистор УТ закрыт, оптотиристор УШ закрыт, и выключатель нагрузки остается во включенном состоянии.
Так как на входе элемента И-НЕ Э4 появляется напряжение низкого уровня, то это исключает отключение выключателя С>Р при срабатывании через время \г тиристорного оптрона УШ, т.к. при появлении напряжения высокого уровня на втором входе элемента И-НЕ Э4 в результате срабатывания тиристорного оптрона УШ, на выходе элемента И-НЕ Э4 и на входе элемента И-НЕЭ5 остается напряжение высокого уровня, на выходе элемента И-НЕ Э5 напряжение низкого уровня, транзистор УТ закрыт, оптотиристор УШ закрыт, выключатель рр находится во включенном состоянии.
Согласующие элементы предусмотрены с целью настройки устройства таким образом, чтобы все тиристорные оптроны включались при определенной величине тока нулевой последовательности.
Разработано устройство защиты линии от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, обеспечивающее селективность
и быстродействие при однофазных замыканиях на землю через переходное сопротивление в случае, дополнительно, если емкостной ток защищаемой линии соизмерим с суммарным током остальных линий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство СССР. № 736251. МКИ Н 02 Ь 3/16. - 1960.
