RU2024150C1

RU2024150C1 - Arc surge protection device for insulated neutral networks

Info

Publication number: RU2024150C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Ефимович Поляков; Валерий Павлович Рыжков; Елена Николаевна Рыжкова
Original assignee: Валентин Ефимович Поляков; Валерий Павлович Рыжков; Елена Николаевна Рыжкова
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: in case of steady burning arc at ground fault, after a certain delay, additional active current is applied to place of fault. For this purpose introduced additionally into device, which has single-phase transformer, resistor, switch and control unit, and additional secondary winding of single-phase transformer, are resistor with switch and device connected to secondary winding of single-phase transformer parallel to main resistor with switch, second AND gate and TIME and NOT gates. EFFECT: enhanced reliability of protection. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью для повышения надежности работы и селективности защит от замыканий на землю. The invention relates to electrical engineering, and can be used in networks of 6-35 kV with isolated neutral to increase the reliability and selectivity of protection against earth faults.

В наиболее близком по технической сущности изобретении [1] описано устройство, содержащее однофазный трансформатор и резистор в цепи вторичной обмотки трансформатора, включенный через коммутатор, снабженный блоком управления, пороговые блоки, блок выбора поврежденной фазы и схему И. The invention closest in technical essence [1] describes a device containing a single-phase transformer and a resistor in the secondary circuit of a transformer connected via a switch equipped with a control unit, threshold blocks, a damaged phase selection unit, and circuit I.

В этом устройстве защита от дуговых перенапряжений осуществляется включением сопротивления в нейтраль после очередного погасания перемежающейся дуги, причем наложения активного тока от сопротивления на место повреждения не происходит, что повышает надежность электроснабжения. In this device, protection against arc overvoltages is carried out by switching the resistance to neutral after the next extinction of the alternating arc, and the application of the active current from the resistance to the place of damage does not occur, which increases the reliability of power supply.

Известно, что для повышения чувствительности релейной защиты от замыканий на землю применяется заземление нейтрали через постоянно подключенное активное сопротивление. При этом величина активного сопротивления может быть подобрана таким образом, что на место повреждения накладывается дополнительно активная составляющая тока, достаточного для надежного срабатывания даже загрубленной релейной защиты в любых режимах горения дуги. В устройстве [1] включение сопротивления осуществляется в паузах между очередными зажиганиями перемежающейся дуги, а при устойчивой дуге действие автоматики блокируется и наложения дополнительного активного тока на место повреждения не происходит, что может снижать чувствительность релейной защиты. It is known that to increase the sensitivity of relay protection against earth faults, neutral grounding through a constantly connected active resistance is used. In this case, the value of the active resistance can be selected in such a way that an additional active component of the current is applied to the place of damage, which is sufficient for reliable operation of even a coarse relay protection in any arc burning mode. In the device [1], the resistance is switched on in pauses between successive ignitions of an alternating arc, and with a stable arc, the automation is blocked and an additional active current does not occur at the fault location, which can reduce the sensitivity of relay protection.

Обеспечение ограничения дуговых перенапряжений по [1] при одновременном выполнении функции повышения чувствительности релейной защиты достигается тем, что устройство для защиты от дуговых перенапряжений, содержащее однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена между нейтралью и землей, а во вторичную обмотку включен резистор через коммутатор, снабженный блоком управления, подключенный к выходу логической схемы И, к входам которой подключены выходы пороговых блоков, связанных с напряжением нейтрали через дополнительную обмотку на вторичной стороне однофазного трансформатора и напряжением поврежденной фазы через блок выбора поврежденной фазы, снабжается дополнительным резистором в нейтрали с коммутатором, устройством его управления, элементом "Время", схемой НЕ и дополнительной схемой И. Причем вход схемы НЕ соединен с пороговым блоком поврежденной фазы, а ее выход - с одним из входов схемы И, второй вход которой соединяется с выходом порогового блока нейтрали. Выход дополнительной схемы И через элемент "Время" соединен с входом устройства управления дополнительным резистором. Ensuring the limitation of arc surges according to [1] while performing the function of increasing the sensitivity of relay protection is achieved by the fact that the device for protection against arc surges containing a single-phase transformer, the primary winding of which is connected between the neutral and ground, and the resistor is connected to the secondary winding through a switch equipped with a control unit connected to the output of the AND logic circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the threshold blocks associated with the neutral voltage through an additional The winding on the secondary side of a single-phase transformer and the voltage of the damaged phase through the damaged phase selection unit is equipped with an additional neutral resistor with a switch, its control device, the "Time" element, the NOT circuit and an additional circuit I. Moreover, the input of the circuit is NOT connected to the damaged threshold unit phase, and its output - with one of the inputs of the AND circuit, the second input of which is connected to the output of the neutral neutral block. The output of the additional circuit And through the element "Time" is connected to the input of the control device with an additional resistor.

Наложение активного тока от дополнительного резистора, достаточного для срабатывания релейной защиты, целесообразно только при достаточно длительном устойчивом горении дуги, когда вероятность самопогасания дуги мала, поэтому устройство управления включает дополнительный резистор после некоторой выдержки времени, обеспечиваемой элементом "Время". Режим устойчивого горения дуги выявляется одновременным существованием двух признаков: наличием напряжения на нейтрали и отсутствием напряжения на поврежденной фазе. Для выявления этого режима на один вход схемы И через пороговый блок подается напряжение нейтрали, на другой вход через схемы НЕ - напряжение поврежденной фазы, что обеспечивает появление сигнала с выхода схемы И только при установившемся замыкании фазы на землю. Элементы "Время" служит для отстройки от кратковременных самоустраняющихся замыканий на землю, а при работе защиты на сигнал может быть использован также для отключения резистора после срабатывания сигнализации с целью предотвращения чрезмерного разрушения места повреждения. The application of an active current from an additional resistor sufficient to activate the relay protection is advisable only for a sufficiently long stable burning of the arc, when the probability of self-extinguishing of the arc is small, therefore, the control device turns on the additional resistor after a certain time delay provided by the "Time" element. The regime of stable arc burning is revealed by the simultaneous existence of two signs: the presence of voltage on the neutral and the absence of voltage on the damaged phase. To identify this mode, a neutral voltage is applied to one input of the And circuit through the threshold block, and the voltage of the damaged phase to the other input through the NOT circuit, which ensures the appearance of the signal from the output of the And circuit only when the phase is shorted to ground. Elements "Time" is used to detuning from short-term self-eliminating earth faults, and during protection operation, the signal can also be used to disconnect the resistor after an alarm is triggered in order to prevent excessive damage to the damage site.

На чертеже приведена схема устройства для защиты от перенапряжений. The drawing shows a diagram of a device for surge protection.

Устройство содержит однофазный трансформатор 1, резистор 2 в цепи вторичной обмотки трансформатора 1, коммутатор 3, дополнительную обмотку 4 на вторичной стороне однофазного трансформатора 1, пороговые блоки 5 и 6, блок 7 выбора поврежденной фазы, логическую схему И 8, блок 9 управления коммутатором 3, дополнительный резистор 10, коммутатор 11 для его подключения, схему И 12, элемент "Время" 13, блок 14 управления коммутатором 11, схему НЕ 15. The device contains a single-phase transformer 1, a resistor 2 in the secondary circuit of the transformer 1, a switch 3, an additional winding 4 on the secondary side of a single-phase transformer 1, threshold blocks 5 and 6, a block 7 for selecting a damaged phase, a logic circuit And 8, block 9 control switch 3 , an additional resistor 10, a switch 11 for connecting it, an AND circuit 12, an element of "Time" 13, a control unit 14 of the switch 11, a circuit NOT 15.

Первичная обмотка трансформатора 1 включена между нейтралью и землей, во вторичную обмотку включен резистор 2 через коммутатор 3, снабженный блоком 9 управления, вход которого соединен с выходом схемы И 8. Один вход схемы И 8 соединен с напряжением нейтрали через дополнительную обмотку 4 и пороговый блок 5, другой - с напряжением поврежденной фазы через пороговый блок 6 и блок 7 выбора поврежденной фазы. The primary winding of the transformer 1 is connected between the neutral and ground, the resistor 2 is connected to the secondary winding through the switch 3, equipped with a control unit 9, the input of which is connected to the output of the circuit And 8. One input of the circuit And 8 is connected to the neutral voltage through the additional winding 4 and the threshold block 5, the other with the voltage of the damaged phase through the threshold block 6 and block 7 of the selection of the damaged phase.

Выходы схемы И 12 соединены с напряжением на нейтрали через пороговый блок 5 и со схемой НЕ 15, подключенной к напряжению поврежденной фазы через блок 7 выбора поврежденной фазы и пороговый блок 6. The outputs of the circuit And 12 are connected to the neutral voltage through the threshold block 5 and to the circuit NOT 15 connected to the voltage of the damaged phase through the block 7 of the selection of the damaged phase and threshold block 6.

Выход схемы И 12 соединен с входом элемента "Время", выход которого соединен с устройством 14 управления коммутатора 11 для подключения дополнительного резистора 10. The output of the circuit And 12 is connected to the input of the element "Time", the output of which is connected to the control device 14 of the switch 11 for connecting an additional resistor 10.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В нормальном режиме при отсутствии замыкания на землю напряжения фаз относительно земли близки к номинальным, а напряжение на нейтрали мало по величине, и поэтому сигнал с выхода порогового блока 5, уставка которого выбирается по условию отстройки от нормального режима, на входы схем И 8 и 12 не поступает. При этом отсутствует сигнал на входе блока 9 управления, коммутатор 3 заперт и ток через резистор 2 не протекает. На выходе схемы И 12 сигнал отсутствует, коммутатор 11 заперт и ток через резистор 10 не протекает. In the normal mode, in the absence of a short to ground, the phase voltages relative to the ground are close to the rated voltage, and the neutral voltage is small in magnitude, and therefore the signal from the output of the threshold unit 5, the set point of which is selected according to the condition of detuning from the normal mode, to the inputs of circuits And 8 and 12 not coming. In this case, there is no signal at the input of the control unit 9, the switch 3 is locked and no current flows through the resistor 2. At the output of circuit And 12, there is no signal, the switch 11 is locked and no current flows through the resistor 10.

При дуговом замыкании после каждого зажигания перемещающейся дуги на обмотке 4 периодически появляется напряжение, пропорциональное напряжению нейтрали сети, превышающее уставку порогового блока 5, и сигнал с выхода поступает на первый вход схемы И 8. При этом на выходе блока выбора поврежденной фазы после очередного зажигания дуги напряжение становится меньше уставки порогового блока 6, а после погасания дуги превышает ее спустя некоторое время, обусловленное скоростью восстановления напряжения на поврежденной фазе, и поступает на второй вход схемы И 8. Сигнал с выхода схемы И 8 появляется при наличии сигналов на обоих ее входа, поступает на вход блока 9 управления и обеспечивает существование отпирающего импульса до тех пор, пока не исчезнет один из сигналов на входе схемы И 8. При этом на выходе схемы НЕ 15 сигнала не будет, схема И 12 не работает и резистор 10 в нейтраль не подключается. In an arc short circuit, after each ignition of a moving arc, a voltage periodically appears on the winding 4, proportional to the voltage of the network neutral, exceeding the threshold block 5 setting, and the output signal goes to the first input of circuit I. 8. At the same time, the output of the damaged phase selection block after the next arc ignition the voltage becomes less than the setting of the threshold block 6, and after the extinction of the arc exceeds it after some time, due to the speed of voltage recovery in the damaged phase, and goes to the second the input of the And 8 circuit. The signal from the output of the And 8 circuit appears when there are signals at both its inputs, goes to the input of the control unit 9 and ensures the existence of a trigger pulse until one of the signals at the input of the And 8 circuit disappears. there will be no signal at the output of the circuit NOT 15, the circuit And 12 does not work and the resistor 10 is not connected to the neutral.

Если же режим горения дуги становится устойчивым, то при наличии напряжения на нейтрали, превышающего уставку порогового блока 5, и отсутствии напряжения на поврежденной фазе сигнал на выходе блока 6 отсутствует, а на входе блока НЕ 15 появляется логическая "1", следовательно, на обоих входах схемы И 12 будут логические "1", и на его выходе также логическая "1", которая запустит элемент "Время" 13, который, спустя время уставки, подаст сигнал на устройство 14 управления, включающее коммутатор 11, и произойдет наложение добавочного активного тока на место повреждения, что обеспечит надежное срабатывание релейной защиты. В этом режиме на одном из входов схем И 8 сигнала не будет, блок 9 не работает и коммутатор 3 заперт. If the arc burning mode becomes stable, then if there is a neutral voltage exceeding the threshold block 5 setting and no voltage is present in the damaged phase, there is no signal at the output of block 6, and logical “1” appears at the input of block 15, therefore, on both the inputs of the circuit And 12 will be a logical "1", and its output will also be a logical "1", which will start the element "Time" 13, which, after a set time, will send a signal to the control device 14, including the switch 11, and an additional active current per month of damage that will ensure reliable operation of relay protection. In this mode, there will be no signal at one of the inputs of the AND 8 circuits, unit 9 does not work and switch 3 is locked.

Предложенное устройство позволяет обеспечить селективную работу даже простых загрубленных токовых защит от замыкания на землю. Причем действие предлагаемого устройства наступает только в тех случаях, когда самопогасание дуги маловероятно, что увеличивает надежность электроснабжения. The proposed device allows for the selective operation of even simple roughened current protection against earth faults. Moreover, the action of the proposed device occurs only in those cases when self-extinguishing of the arc is unlikely, which increases the reliability of power supply.

Claims

DEVICE FOR PROTECTING FROM ARC OVERVOLTAGES IN A NETWORK WITH INSULATED NEUTRAL, containing a single-phase transformer, the primary winding of which is connected between the neutral and ground, and a resistor is connected to the secondary winding through a switch equipped with a control unit, an additional secondary winding is connected to the control unit, and the secondary secondary winding to the control unit the output of the logical element AND, to the inputs of which the outputs of the threshold blocks are connected, respectively connected to the block for selecting the damaged phase and add secondary winding of a single-phase transformer, characterized in that it is equipped with an additional resistor with a switch and its control device connected to the secondary winding of a single-phase transformer parallel to the main resistor with the switch, the second logical element AND, logical elements TIME, NOT, and the control device of the additional switch is connected the input to the output of the second element AND through the element TIME, one of the two inputs of the second element AND is connected to the output of the threshold block, under connected to an additional secondary winding of a single-phase transformer, and the other through the element is NOT connected to the output of the threshold block connected to the block for selecting the damaged phase.