Устройство для защиты от дуговых замыканий ячеек комплектных распределительных устройств

(51) 02 7/22 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ вторичным обмоткам трансформаторов тока в фазах А и С, реле времени, вход которого подключен к выходам реле тока, выходное реле, вход которого подключен к выходу реле времени, а выход выходного реле - в цепь отключения выключателя,два трансреактора,трансформатор тока,подключенный в рассечку фазы В, два фильтра высших гармоник, усилитель, двухвходовой элемент И с одним инверсным входом, два выпрямителя и реагирующее реле, причем первичная обмотка первого трансреактора подключена в рассечку нулевого провода упомянутых трансформаторов тока, первичная обмотка второго трансреактора - в рассечку вторичной обмотки ТТНП, первый фильтр высших гармоник подключен к вторичной обмотке первого трансреактора, первый выпрямитель - к выходам первого фильтра высших гармоник, второй фильтр высших гармоник - к вторичной обмотке второго трансреактора, усилитель - к выходам второго фильтра высших гармоник, второй выпрямитель - к выходам усилителя, входы реагирующего реле подключены к выходам выпрямителей, включенным встречно, выход реагирующего реле подключен к прямому входу элемента И, к инверсному входу которого подключен выход первого реле тока, а выход элемента И - к упомянутому входу выходного реле. Экономический эффект-снижение затрат на восстановление ячеек КРУ в результате уменьшения их повреждений при коротких замыканиях.(72) Клецель Марк Яковлевич Машрапов Бауржан Ерболович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения -М. Высш.Шк., 2008,с.639(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ДУГОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ ЯЧЕЕК КОМПЛЕКТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ(57) Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) от дуговых замыканий. Технический результат уменьшение разрушений при дуговых замыканиях в КРУ. Устройство для защиты от дуговых замыканий ячеек КРУ с выключателем, трансформаторами тока в фазах А и С и трансформатором тока нулевой последовательности(ТТНП) для каждого присоединения, содержащее первое реле тока,подключенное к вторичной обмотке ТТНП, второе и третье реле тока, входы которых подключены к Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) от дуговых замыканий. Известно устройство для защиты от дуговых замыканий ячеек КРУ, содержащее трансформаторы тока, токовые реле и блок логики Болгарцев Г.Е.,Клецель М.Я., Никитин К.И., Шатохин В.М А.с. 1644287, СССР, бюл. 15, 1991 год. Недостатками данного устройства являются большая протяженность контрольных кабелей и проводов, в результате повреждения которых устройство может сработать ложно или не сработать, а также возможность неселективного отключения повреждений, которые необходимо отключать с выдержкой времени. Наиболее близким к предлагаемому устройству для защиты от дуговых замыканий ячеек комплектных распределительных устройств с выключателем, трансформаторами тока в фазах А и С и трансформатором тока нулевой последовательности для каждого присоединения является устройство, содержащее первое реле тока,подключенное к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности(ТТНП), второе и третье реле тока, входы которых подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока в фазах А и С, реле времени,вход которого подключен к выходам реле тока,выходное реле, вход которого подключен к выходу реле времени, а выход выходного реле - в цепь отключения выключателя Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения - М. Высш. Шк., 2008. - 639 с. ил Недостатком данного устройства является недостаточное быстродействие из-за того, что по условиям селективности оно отключает дуговые замыкания в кабеле присоединения между выводами выключателя и выходом кабеля из ячейки КРУ с выдержкой времени, в результате чего в ней происходят значительные разрушения. Технический результат уменьшение разрушений при дуговых замыканиях в ячейках КРУ. Технический результат достигается тем, что в устройство для защиты от дуговых замыканий ячеек комплектных распределительных устройств с выключателем, трансформаторами тока в фазах А и С и трансформатором тока нулевой последовательности(ТТНП) для каждого присоединения, содержащее первое реле тока,подключенное к вторичной обмотке ТТНП, второе и третье реле тока, входы которых подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока в фазах А и С, реле времени, вход которого подключен к выходам реле тока, выходное реле, вход которого подключен к выходу реле времени, а выход выходного реле - в цепь отключения выключателя,дополнительно введены два трансреактора,трансформатор тока, подключенный в рассечку фазы В, два фильтра высших гармоник, усилитель,двухвходовой элемент И с одним инверсным 2 входом, два выпрямителя и реагирующее реле,причем первичная обмотка первого трансреактора подключена в рассечку нулевого провода упомянутых трансформаторов тока, первичная обмотка второго трансреактора - в рассечку вторичной обмотки ТТНП, первый фильтр высших гармоник подключен к вторичной обмотке первого трансреактора, первый выпрямитель - к выходам первого фильтра высших гармоник, второй фильтр высших гармоник-к вторичной обмотке второго трансреактора, усилитель - к выходам второго фильтра высших гармоник, второй выпрямитель - к выходам усилителя, входы реагирующего реле подключены к выходам выпрямителей, включенным встречно, выход реагирующего реле подключен к прямому входу элемента И, к инверсному входу которого подключен выход первого реле тока, а выход элемента И - к упомянутому входу выходного реле. Предлагаемое устройство представлено на фиг.1. Устройство содержит трансформаторы тока 1, 2,3,трансформатор тока 4 нулевой последовательности, реле тока 5, трансреакторы 6,7, фильтры 8, 9 высших гармоник, выпрямитель 10,усилитель 11, выпрямитель 12, реагирующее реле 13, двухвходовой элемент И 14 с инверсным входом, реле тока 15, 16, реле времени 17, выходное реле 18. На чертеже присоединение (кабель) 19 подключено к фазам А, В, С шины 20 с помощью выключателя 21 ячейки КРУ, места коротких замыканий обозначены цифрами 22 - 25. Трансформаторы тока 1, 2, 3 подключены в рассечку фаз А, В и С соответственно, а их вторичные обмотки соединены параллельно, трансформатор тока 4 нулевой последовательности (ТТНП 4) надет на кабель 19, реле тока 5 защиты, реагирующей на токи замыкания на землю, подключено к вторичной обмотке ТТНП 4, трансреактор 6 первичной обмоткой подключен в рассечку нулевого провода трансформаторов тока 1, 2, 3, трансреактор 7 - в рассечку вторичной обмотки ТТНП 4, фильтр 8 - к вторичной обмотке трансреактора 6, фильтр 9 - к вторичной обмотке трансреактора 7, выпрямитель 10 - к выходам фильтра 8, усилитель 11 к выходам фильтра 9, входы выпрямителя 12 подключены к выходам усилителя 11, реагирующее реле 13 подключено к выходам выпрямителя 10 и выпрямителя 12,включенным встречно,двухвходовой элемент И 14 прямым входом подключен к выходу реагирующего реле 13, а инверсным входом - к реле тока 5, реле тока 15 и 16 подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока 1 и 3, соответственно, вход реле времени 17 подключен к выходам реле тока 15,16, выходное реле 18 подключено к выходам элемента И 14 и реле времени 17. Чтобы защита не срабатывала ложно, ток ср срабатывания реагирующего реле 13 отстраивается от большего из рассмотренных ниже токов небаланса, протекающих по нему при повреждениях вне защищаемой зоны, например, в точках 23, 24. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы системы на входы выпрямителя 10 через фильтр 8 со вторичной обмотки трансреактора 6 подается ток,пропорциональный току,протекающему по нулевому проводу трансформаторов тока 1, 2 и 3 на входы выпрямителя 12 через фильтр 9 и усилитель 11 поступает ток со вторичной обмотки трансреактора 7, пропорциональный току небаланса,протекающему по вторичной обмотке ТТНП 4,обусловленный несимметричным расположением жил кабеля в его сердечнике. На выходах выпрямителей 10 и 12 появляются токи, и по реле 13, как и в любой дифференциальной защите,протекает ток нб 1 небаланса. Но ср нб 1, и оно не срабатывает. При трехфазном коротком замыкании (КЗ) в точке 23 на выходах выпрямителей 10 и 12 появляются токи, и по реагирующему реле 13 протекает ток нб 2 небаланса, имеющий большее значение, чем ток нб 1 небаланса в нормальном режиме работы системы. Но реагирующее реле 13 не сработает, так как ср выбирается так, что 1 срнб 2. При двухфазном КЗ в точке 23 сумма токов трех фаз равна нулю независимо от наличия тока в неповрежденной фазе. Во вторичных обмотках трансреакторов 6 и 7 и на выходах выпрямителей 10 и 12 появляются токи, пропорциональные току в нулевом проводе трансформаторов тока 1, 2, 3 и току небаланса ТТНП 4, соответственно. По реле 13 протекает ток нб 3нб 2, и на выходе элемента И 14 сигнал не появляется. В обоих случаях срабатывают реле 15, 16, и с выдержкой времени (ВВ),обеспечиваемой реле 17, подают сигнал на отключение выключателя 21. При КЗ в точке 24, при наличии подпитки со стороны электродвигателей(на чертеже не указаны), по реле 13 протекает ток небаланса, меньший, чем ток небаланса при КЗ в точке 23, и оно не срабатывает. Не срабатывают и реле 15 и 16,так как они отстроены от этого тока. При двухфазных КЗ в точке 22, между выводами выключателя и выходом кабеля из ячейки, при отсутствии подпитки от электродвигателей и тока в неповрежденной фазе, по реле 13 протекает ток вторичной обмотки трансреактора 6. Он не компенсируется током от трансреактора 7, и поэтому реле 13 срабатывает, и на выходе элемента И 14 появляется сигнал, выключатель 21 отключается без ВВ. При отсутствии подпитки от электродвигателей и наличии в неповрежденной фазе тока, замыкающегося через первичную обмотку питаемого силового трансформатора (на чертеже не указан) и подпитывающего место повреждения,по нулевому проводу трансформаторов тока 1, 2 и 3 протекает ток нб 4 небаланса. По жилам кабеля протекают ток неповрежденной фазы и токи подпитки поврежденных фаз. Сумма токов, протекающих по поврежденным фазам к месту КЗ со стороны нагрузки, равна току в неповрежденной фазе. Поэтому по вторичной обмотке ТТНП 4 протекает небаланса,обусловленный лишь ток нб 5 несимметричным расположением жил кабеля в его сердечнике. Реле 13 срабатывает, так как ток в нем р(нб 4 - нб 5)ср, и на выходе элемента И 14 появляется сигнал, выключатель 21 отключается без ВВ. При наличии подпитки (КЗ в точке 22) от электродвигателей по реле 13 протекает ток,имеющий большее значение, чем токи небаланса при повреждениях в точках 23 и 24, так как ток КЗ от системы больше, чем ток подпитки от электродвигателей. Реле 13 срабатывает, на выходе элемента И 14 появляется сигнал, выключатель 21 отключается без ВВ. При трехфазном КЗ в точке 22, при отсутствии подпитки от электродвигателей, по реле 13 протекает ток вторичной обмотки трансреактора 6. Реле 13 срабатывает, и на выходе элемента И 14 появляется сигнал, выключатель 21 отключается без ВВ. При наличии подпитки от электродвигателей(на чертеже не указаны) на выходе выпрямителя 12 появляется ток, имеющий меньшее значение, чем ток на выходе выпрямителя 10, потому что ток КЗ от системы значительно превосходит ток подпитки от электродвигателей, и Рср. Реле 13 срабатывает,и на выходе элемента И 14 появляется сигнал,выключатель 21 отключается без ВВ. При однофазных замыканиях на землю в точке 25 срабатывает реле 5, подавая сигнал на инверсный вход элемента И 14,запрещая работу рассмотренного устройства, а также на реле времени защиты от замыканий на землю (на схеме не показано), которое подает сигнал о замыкании. Экономический эффект - снижение затрат на восстановление ячеек КРУ в результате уменьшения их повреждений при КЗ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для зашиты от дуговых замыканий ячеек комплектных распределительных устройств с выключателем, трансформаторами тока в фазах А и С и трансформатором тока нулевой последовательности(ТТНП) для каждого присоединения, содержащее первое реле тока,подключенное к вторичной обмотке ТТНП второе и третье реле тока, входы которых подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока в фазах А и С, реле времени, вход которого подключен к выходам реле тока, выходное реле, вход которого подключен к выходу реле времени, а выход выходного реле в цепь отключения выключателя,отличающееся тем, что в него дополнительно введены два трансреактора, трансформатор тока,подключенный в рассечку фазы В, два фильтра высших гармоник, усилитель, двухвходовой элемент И с одним инверсным входом, два выпрямителя и реагирующее реле, причем первичная обмотка первого трансреактора подключена в рассечку нулевого провода упомянутых трансформаторов тока, первичная обмотка второго трансреактора - в рассечку вторичной обмотки ТТНП, первый фильтр высших гармоник подключен к вторичной обмотке первого трансреактора, первый выпрямитель - к выходам первого фильтра высших гармоник, второй фильтр высших гармоник - к вторичной обмотке 3 второго трансреактора, усилитель - к выходам второго фильтра высших гармоник, второй выпрямитель к выходам усилителя, входы реагирующего реле подключены к выходам выпрямителей, включенным встречно, выход реагирующего реле подключен к прямом у входу элемента И, к инверсному входу которого подключен выход первого реле тока, а выход элемента И - к упомянутому входу выходного реле.