устройство защиты от замыкания на землю электроустановки постоянного тока

Формула изобретения

Устройство защиты от замыкания на землю электроустановки постоянного тока, содержащее исполнительный орган - реле с последовательно включенным диодом, включенный между землей и полюсами электроустановки через контакты и резисторы, отличающееся тем, что резисторы включены между полюсами электроустановки в виде делителя напряжения между промежуточными выводами, параллельно первому реле с последовательно включенным диодом включено второе реле с последовательно включенным диодом противоположной полярности, а между незаземленным выводом двух реле и двумя промежуточными выводами делителя напряжения включен переключающий без разрыва цепи контакт, периодически подключающий незаземленный вывод двух реле поочередно к первому и ко второму промежуточному выводу делителя напряжения после включения электроустановки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты от замыканий на землю электроустановки постоянного тока, например, выпрямительной установки плавки гололеда на воздушной линии электропередачи, и для определения зоны, в которой произошло замыкание на землю - цепь положительного полюса, цепь отрицательного полюса, сеть переменного напряжения выпрямительной установки, что необходимо для определения места замыкания на землю при плавке гололеда на воздушной линии постоянным током.

Известно устройство [1], содержащее посторонний источник тока частотой 25 Гц, включенный последовательно с исполнительным органом - реле между землей и полюсами электроустановки через конденсаторы. Устройство действует при замыкании на землю в любой точке электроустановки и не имеет мертвой зоны.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции из-за наличия постороннего источника тока частотой 25 Гц и то, что оно по принципу действия не может определять зону, в которой произошло замыкание на землю.

Известно устройство [2], содержащее исполнительный орган - реле с последовательно включенным диодом, включенный между землей и полюсами электроустановки через конденсаторы с параллельно подключенными к ним диодами. Устройство действует при замыкании на землю в любой точке электроустановки, поскольку при этом ток в реле имеет положительную полярность, и не имеет мертвой зоны. Устройство имеет более простую конструкцию, чем [1].

Недостатком этого устройства, как и [1], является то, что оно не определяет зону, в которой произошло замыкание на землю.

Известно устройство [3], являющееся наиболее близким аналогом, содержащее исполнительный орган - реле, включенное между землей и каждым полюсом электроустановки через размыкающий контакт и последовательно включенный с ним резистор. При замыкании на землю срабатывает реле, а определение полюса, в цепи которого произошло замыкание на землю, осуществляют поочередным размыканием контактов.

Недостатком устройства является наличие мертвой зоны вблизи точки, сопротивления от которой до полюсов электроустановки относятся друг к другу, как сопротивления резисторов, к которым подключено реле. При замыкании на землю в мертвой зоне устройство не действует.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи защиты от замыкания на землю без мертвой зоны электроустановки постоянного тока, например, выпрямительной установки плавки гололеда на воздушной линии электропередачи, и для определения зоны, в которой произошло замыкание на землю - цепь положительного полюса, цепь отрицательного полюса, сеть переменного напряжения. Определение зоны замыкания позволяет затем определить место замыкания на землю.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве, содержащем исполнительный орган - реле, включенное между землей и полюсами электроустановки через контакты и резисторы, последние включены между полюсами электроустановки в виде делителя напряжения с двумя промежуточными выводами, последовательно с первым реле включен диод, параллельно первому реле с диодом включено второе реле с последовательно включенным диодом противоположной полярности, а между незаземленным выводом двух реле и двумя промежуточными выводами делителя напряжения включен переключающий без разрыва цепи контакт, периодически подключающий незаземленный вывод двух реле поочередно к первому и ко второму промежуточному выводу делителя напряжения после включения электроустановки.

При каждом положении переключающего контакта устройство обладает мертвой зоной, как и прототип, при замыкании в которой ни первое, ни второе реле не срабатывают. Однако эти мертвые зоны для двух положений переключающего контакта не накладываются друг на друга, поэтому при любом месте замыкания срабатывает первое или второе реле при соответствующем положении переключающего контакта. Срабатывание первого или второго реле при соответствующем положении переключающего контакта определяет зону, в которой произошло замыкание на землю. Поскольку замыкание на землю может выявляться как при первом, так и при втором положении переключающего контакта, то период его переключения не превышает допустимое время срабатывания устройства защиты от замыкания на землю электроустановки.

Сущность заявляемого изобретения поясняется принципиальной схемой устройства, приведенной на чертеже, где резисторы 1, 2, 3 включены между полюсами (+) и (-) электроустановки и образуют делитель напряжения с двумя промежуточными выводами "а" и "в". Последовательно с первым реле 4 включен диод 5, а параллельно им включены второе реле 6 и диод 7 с полярностью, противоположной полярности диода 5. Общая точка диодов 5 и 7 -"d" подключена к земле (заземляющему устройству), а общая (незаземленная) точка реле 4 и 6 - "с" переключающим без разрыва цепи контактом 8 подключена поочередно к промежуточному выводу "а" или "в" делителя напряжения из резисторов 1, 2, 3.

На воздушной линии 9, подключенной к полюсам (+) и (-), штриховкой показаны первая и вторая мертвые зоны, их середины обозначены I и II. Мертвые зоны не накладываются друг на друга. На воздушной линии 9 обозначены зоны: 9(1) - между (+) и первой мертвой зоной; 9(2) - первая мертвая зона; 9(3) - между первой и второй мертвыми зонами; 9(4) - вторая мертвая зона; 9(5) - между (-) и второй мертвой зоной. Зоны 9(1)и 9(2) и часть 9(3) образуют цепь положительного полюса; 9(5), 9(4) и часть 9(3) образуют цепь отрицательного полюса. Через сеть переменного напряжения 10 осуществляется питание выпрямительной установки 11.

Положение первой мертвой зоны 9(2) на воздушной линии 9 определяется отношением сопротивлений

R_(+)I/R_(-)I = R₁/(R₂+R₃),

второй мертвой зоны -

R_(+)II/R_(-)II = (R₁+R₂)/R₃,

где R_(+)I, R_(-)I, R_(+)II, R_(-)II - активные сопротивления воздушной линии 9 между полюсами (+) и (-) выпрямительной установки 11 и серединами первой I и второй II мертвых зон;

R₁, R₂, R₃ - активные сопротивления резисторов 1, 2, 3.

Устройство работает следующим образом.

При положении переключающего контакта 8, показанном на чертеже, реле 4 срабатывает, если замыкание на землю происходит в зоне 9(1), а реле 6, если замыкание на землю происходит в зонах 9(3), 9(4), 9(5). При другом положении переключающего контакта 8 реле 4 срабатывает, если замыкание на землю происходит в зонах 9(1), 9(2), 9(3), а реле 6, если замыкание на землю происходит в зоне 9(5). Обозначим два возможных состояния реле 4, 6 и контакта 8 цифрами 0 и 1. Тогда зона, в которой произошло замыкание на землю, определяется кодовой комбинацией, приведенной в таблице.

Если сработали оба реле 4 и 6 при обоих состояниях контакта 8, то замыкание на землю произошло в сети переменного напряжения 10.

Если замыкание на землю происходит с одновременным обрывом проводов воздушной линии 9, что возможно при плавке гололеда, то срабатывает реле 4 при обоих положениях переключающего контакта 8, если замыкание на землю произошло со стороны полюса (+) у места обрыва, и срабатывает реле 6 при обоих состояниях контакта 8, если замыкание на землю произошло со стороны полюса (-) у места обрыва. Обрыв провода с замыканием в одной точке распознается по снижению почти до нуля тока в сети 10. При обрыве и замыкании с двух сторон у места обрыва срабатывания реле 4, 6 и состояние переключающего контакта 8 определяют место повреждения в соответствии с вышеприведенной таблицей.

Источники информации

1. Электротехника, 1973, N 6, с. 20-24.

2. A.C. СССР N 1003238, кл. H 02 H 7/125, БИ N 9, 1983.

3. Лезнов С. И. и др. Устройство и обслуживание вторичных цепей электроустановок /С.И. Лезнов, А.Л. Фаерман, Л.Н. Махлина - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 152 с. (с. 131, рис. 9.2, б).