УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Полезная модель относится к релейной защите линий электропередачи с изолированной нейтралью, в частности для защиты от двойных замыканий на землю на разных линиях.
Наиболее частым повреждением в сетях с изолированной нейтралью является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ). Различают металлические ОЗЗ, дуговые ОЗЗ, ОЗЗ через переходное сопротивление. Режим ОЗЗ любого вида характеризуется появлением тока замыкания на землю и увеличением напряжения смещения нейтрали во всей электрически связанной сети. Величина тока замыкания на землю незначительна по сравнению с токами междуфазных коротких замыканий (КЗ). Однако с увеличением протяженности электрических сетей увеличивается их емкость и возрастают токи замыкания на землю. Проходя через место повреждения, ток выделяет значительное количество тепла, разрушая при этом токоведущие части и изоляцию. Однофазное замыкание может при этом перейти в двойное замыкание через землю (ДЗЗ). Кроме того, при возникновении ОЗЗ напряжения неповрежденных фаз относительно земли в установившемся режиме увеличиваются до величины линейного напряжения, а в переходном режиме перенапряжения на изоляции неповрежденных фаз достигают еще большей кратности. Перенапряжения на изоляции «здоровых фаз» в любом из этих режимов могут также привести к пробою изоляции и переходу ОЗЗ в ДЗЗ. Вторая точка замыкания на землю может появиться как и на той линии, на которой появилась первая точка замыкания, так и на соседней линии (зависит от того, где находится аппарат с ослабленной изоляцией).
В случае появления второй точки замыкания на линии, на которой появилась первая точка замыкания на землю, ток ДЗЗ будет протекать через две
(из трех) поврежденные фазы одной линии. В результате защита линии срабатывает и поврежденная линия отключается.
При возникновении второй точки замыкания на соседней линии ток ДЗЗ будет протекать через поврежденные фазы обеих линий. В случае, если при развитии ОЗЗ в ДЗЗ изоляция в месте второй точки замыкания не разрушается, отключение первой точки замыкания приводит к самовосстановлению изоляции в месте второй точки и самоликвидации второй точки замыкания на землю.
Таким образом, если точки замыканий находились на разных линиях, отключение линии, на которой первоначально произошло ОЗЗ, приводит к сохранению питания другой линии.
Однако, если в фазе, на которой появилась первая точка замыкания на землю, отсутствует датчик тока, то токовая защита линии с первой точкой замыкания не сработает и линия не отключается. Сохранение питания линии с первой точкой замыкания на землю сохраняет режим ДЗЗ, что приводит к длительному понижению напряжения во всей электрически связанной сети к ухудшению показателей качества электроснабжения, перегреву изоляции, токоведущих частей, к их разрушению. На долю двойных замыканий на землю приходится 10% серьезных разрушений токоведущих частей и изоляции линий.
Таким образом, проблема заключается в обеспечении селективной работы защиты линий при всех случаях ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях.
Известно устройство селективной защиты линии с изолированной нейтралью [1, 2] которое осуществляет защиту от ДЗЗ и срабатывает от величины тока фаз при ДЗЗ, и которое содержит блок защиты от междуфазных замыканий, блок защиты от ОЗЗ, логический блок и выходной элемент.
Блок защиты от междуфазных замыканий содержит два датчика тока, выполненных на трансформаторах тока, два пороговых элемента, логический элемент ИЛИ, реле времени. Датчики тока установлены на двух фазах защищаемой
линии [3]. Выходы датчиков тока соединены с входами соответствующих пороговых элементов. Выходы пороговых элементов подключены к соответствующим входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу реле времени. Входы первого и второго датчика тока являются соответственно первым и вторым входом блока защиты от междуфазных замыканий, а выход реле времени - его выходом.
Блок защиты от ОЗЗ содержит датчик тока и напряжения нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности и реле времени. Датчики тока и напряжения нулевой последовательности установлены в начале защищаемой линии. Выходы датчиков тока и напряжения нулевой последовательности подключены к соответствующим входам реле направления мощности нулевой последовательности, выход которого соединен со входом реле времени. Вход датчика тока нулевой последовательности является первым входом блока защиты от ОЗЗ, а вход датчика напряжения нулевой последовательности - вторым. Выход реле времени - его выходом.
Логический блок содержит логический элемент ИЛИ. Входы и выход логического элемента ИЛИ являются соответственно входами и выходом логического блока.
Первый и второй вход блока защиты от междуфазных замыканий подсоединены двум фазам защищаемой линии.
Первый и второй вход блока защиты от ОЗЗ подсоединены к фазам защищаемой линии и контролируют соответственно ток и напряжение нулевой последовательности защищаемой линии.
Выходы блока защиты от междуфазных замыканий и блока защиты от ОЗЗ соединены с соответствующими входами логического блока, выход которого подключен к входу выходного элемента.
Блок защиты от междуфазных замыканий контролирует величину тока фаз защищаемой линии и срабатывает, если ток линии превысит уставку срабатывания.
При срабатывании блока защиты от между фазных замыканий на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы.
Блок защиты от ОЗЗ контролирует ток, напряжение нулевой последовательности защищаемой линии, направление протекания тока нулевой последовательности и срабатывает, если фазовый угол между током и напряжением нулевой последовательности составляет 90°. При срабатывании блока защиты от ОЗЗ на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы.
В нормальном режиме работы ток фаз линии не превышает уставки срабатывания блока защиты от междуфазных замыканий, а ток и напряжение нулевой последовательности практически равны нулю. Следовательно, сигналы на выходе пороговых элементов блока защиты от междуфазных замыканий отсутствуют. Отсутствие сигналов на выходе порогового элемента приводит к тому, что сигнал на выходе логического элемента ИЛИ соответствует сигналу уровня логического нуля. При этом реле времени блока защиты от междуфазных замыканий не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
В свою очередь сигналы на выходах фильтров тока и напряжения нулевой последовательности отсутствуют, и реле направления мощности нулевой последовательности не срабатывает, а сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля. Следовательно, на выходе реле времени блока защиты от ОЗЗ сохраняется сигнал уровня логического нуля.
При поступлении сигналов уровня логического нуля с блока защиты от междуфазных замыканий и блока защиты от ОЗЗ на входы логического блока, логический элемент ИЛИ логического блока сохраняет на выходе сигнал уровня логического нуля, что обеспечивает сохранение сигнала уровня логического нуля на выходе выходного блока.
Достоинством устройства является возможность контроля величин фазных токов и направления мощности нулевой последовательности за счет установки датчиков фазных токов, датчиков тока и напряжения нулевой последовательности, что обеспечивает в радиальных сетях с одним источником
питания селективное отключение двух- и трехфазных металлических замыканий, ОЗЗ, ДЗЗ, трехфазных замыканий на землю на защищаемой линии.
Недостатком устройства является неселективная работа при развитии ОЗЗ в ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях. Это обусловлено тем, что при возникновении после ОЗЗ второй точки замыкания на землю на другой линии возможно неселективное отключение обеих линий в силу того, что ток ДЗЗ будет протекать через поврежденные фазы обеих линий.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является устройство для защиты линий с изолированной нейтралью [4], которое осуществляет защиту от ДЗЗ за счет срабатывания от величины тока фаз при ДЗЗ и которое лишено недостатков аналога.
Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью содержит блок защиты от междуфазных КЗ, блок защиты от ОЗЗ, логический блок и выходной элемент.
Блок защиты от междуфазных замыканий содержит два датчика тока, выполненных на трансформаторах тока, два пороговых элемента, логический элемент ИЛИ, реле времени. Датчики тока установлены на двух фазах защищаемого присоединения. Выходы датчиков тока соединены со входами соответствующих пороговых элементов. Выходы пороговых элементов подключены к соответствующим входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу реле времени. Входы первого и второго датчика тока являются соответственно первым и вторым входом блока защиты от междуфазных замыканий, а выход реле времени - его выходом.
Блок защиты от ОЗЗ содержит датчик тока и напряжения нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности и реле времени. Датчики тока и напряжения нулевой последовательности установлены в начале защищаемого присоединения. Выходы датчиков тока и напряжения нулевой последовательности подключены к соответствующим входам реле направления мощности нулевой последовательности, выход которого
соединен со входом реле времени. Вход датчика тока нулевой последовательности является первым входом блока защиты от ОЗЗ, а вход датчика напряжения нулевой последовательности - вторым. Выход датчика напряжения нулевой последовательности является первым выходом блока защиты от ОЗЗ, а выход реле направления мощности нулевой последовательности и выход реле времени являются соответственно вторым, третьим выходом блока защиты от ОЗЗ.
Логический блок содержит пороговый элемент, два формирователя импульсов, инвертор, логический элемент И, одновибратор, логический элемент ИЛИ, логический элемент ЗАПРЕТ. Вход первого формирователя импульсов соединен со вторым выходом блока защиты от ОЗЗ. Выход первого формирователя импульсов соединен со входом инвертора, выход которого подключен к соответствующему входу логического элемента И. Вход порогового элемента соединен с первым выходом блока защиты от ОЗЗ. Выход порогового элемента соединен со входом второго формирователя импульсов, выход которого подключен к соответствующему входу логического элемента И. Выход логического элемента И подключен ко входу одновибратора. Первый вход логического элемента ИЛИ логического блока соединен с третьим выходом блока защиты от ОЗЗ, а второй вход логического элемента ИЛИ - с выходом блока защиты от междуфазных замыканий. Выход логического элемента ИЛИ соединен с прямым входом логического элемента ЗАПРЕТ. Выход одновибратора соединен с инверсным входом логического элемента ЗАПРЕТ. Вход порогового элемента и вход первого формирователя импульсов являются соответственно первым и вторым входом логического блока, а первый вход и второй вход логического элемента ИЛИ являются соответственно третьим и четвертым входом логического блока. Выход логического элемента ЗАПРЕТ является выходом логического блока.
Устройство защиты установлено на подстанции, в начале защищаемой линии.
Первый и второй входы блока защиты от междуфазных замыканий подсоединены к двум фазам защищаемой линии [3].
Первый и второй входы блока защиты от ОЗЗ подсоединены к фазам защищаемого присоединения и контролируют соответственно ток и напряжение нулевой последовательности защищаемого присоединения.
Первый, второй, третий выход блока защиты от ОЗЗ подсоединены соответственно к первому, второму, третьему входу логического блока. Выход блока защиты от междуфазных замыканий подсоединен к четвертому входу логического блока, выход которого подключен к входу выходного элемента.
Блок защиты от междуфазных замыканий контролирует величину тока фаз защищаемого фидера и срабатывает, если ток фидера превысит уставку срабатывания. При срабатывании блока защиты от междуфазных замыканий на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы.
Блок защиты от ОЗЗ контролирует ток, напряжение нулевой последовательности защищаемого фидера, направление протекания тока нулевой последовательности и срабатывает, если фазовый угол между током и напряжением нулевой последовательности составляет 90°. При срабатывании блока защиты от ОЗЗ на его первом выходе появляется сигнал пропорциональный напряжению нулевой последовательности защищаемой линии, а на втором и третьем выходе - сигнал уровня логической единицы.
Логический блок контролирует очередность возникновения точек замыкания на землю в электрической сети за счет контроля сигналов на выходах блока защиты от междуфазных замыканий и блока защиты от ОЗЗ и срабатывает, если на защищаемом присоединении произошло ОЗЗ, двухфазное, трехфазное КЗ, ДЗЗ. При срабатывании логического блока на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы.
В нормальном режиме работы ток фаз линии не превышает уставки срабатывания блока защиты от между фазных замыканий, а ток и напряжение нулевой последовательности практически равны нулю. Следовательно, сигналы на выходе пороговых элементов блока защиты от междуфазных замыканий
соответствуют сигналам уровня логического нуля. Соответственно сигнал на выходе логического элемента ИЛИ соответствует сигналу уровня логического нуля. При этом реле времени блока защиты от междуфазных замыканий не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
В свою очередь сигналы на выходах фильтров тока и напряжения нулевой последовательности отсутствуют и реле направления мощности нулевой последовательности не срабатывает, а сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля. Следовательно, на выходе реле времени блока защиты от ОЗЗ сохраняется сигнал уровня логического нуля.
В связи с тем, что на первом выходе блока защиты от ОЗЗ сигнал отсутствует, пороговый элемент логического блока не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля. Сигналы уровня логического нуля со второго выхода и третьего выхода блока защиты от ОЗЗ поступают соответственно на второй и третий вход логического блока. Сигнал уровня логического нуля с выхода блока защиты от междуфазных замыканий поступает на четвертый вход логического блока. В результате, первый и второй формирователи импульсов не срабатывают и на их выходах сохраняется сигнал уровня логического нуля. На выходе логического элемента ИЛИ логического блока также сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода первого формирователя импульсов поступает на вход инвертора. На выходе инвертора появляется сигнал уровня логической единицы и поступает на первый вход логического элемента И. Сигнал уровня логического нуля с выхода второго формирователя импульсов поступает на второй вход логического элемента И логического блока. Следовательно, на выходе логического элемента И сохраняется сигнал уровня логического нуля, который поступает на вход одновибратора. В результате на выходе одновибратора сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода логического элемента ИЛИ поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ. Сигнал уровня логического нуля
с выхода одновибратора поступает на разрешающий вход логического элемента ЗАПРЕТ. Следовательно, сигнал уровня логического нуля с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ проходит на его выход, что обеспечивает сохранение сигнала уровня логического нуля на выходе выходного элемента.
При возникновении ОЗЗ на защищаемой линии токи фаз изменяются незначительно, однако появляется ток и напряжение нулевой последовательности. При этом угол сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности на защищаемой линии составляет 90°. В связи с тем, что токи фаз при ОЗЗ изменяются незначительно, сигналы на выходе пороговых элементов блока защиты от междуфазных замыканий соответствуют сигналам уровня логического нуля. Последнее приводит к тому, что сигнал на выходе логического элемента ИЛИ соответствует сигналу уровня логического нуля. При этом реле времени блока защиты от междуфазных замыканий не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
С выходов фильтров тока и напряжения нулевой последовательности на соответствующие входы реле направления мощности нулевой последовательности поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности с фазовым сдвигом, близким к 90°. На выходе реле направления мощности появляется сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы проходит через реле времени блока защиты от ОЗЗ и устанавливается на его выходе.
Появление напряжения нулевой последовательности приводит к срабатыванию порогового элемента логического блока, и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логической единицы. Сигналы уровня логической единицы со второго и третьего выхода блока защиты от ОЗЗ поступают соответственно на второй и третий вход логического блока. Сигнал уровня логического нуля с выхода блока защиты от междуфазных замыканий поступает на четвертый вход логического блока. В результате первый и второй
формирователи импульсов срабатывают и на их выходах устанавливаются сигналы уровня логической единицы. При поступлении на первый вход логического элемента ИЛИ логического блока сигнала уровня логической единицы, а на второй вход сигнала уровня логического нуля на выходе логического элемента ИЛИ устанавливается сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы с выхода первого формирователя импульсов поступает на вход инвертора. На выходе инвертора устанавливается сигнал уровня логического нуля и поступает на первый вход логического элемента И. Сигнал уровня логической единицы с выхода второго формирователя импульсов поступает на второй вход логического элемента И логического блока. Следовательно, на выходе логического элемента И сохраняется сигнал уровня логического нуля. Соответственно одновибратор не срабатывает и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логической единицы с выхода логического элемента ИЛИ поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ. Сигнал уровня логического нуля с выхода одновибратора поступает на разрешающий вход логического элемента ЗАПРЕТ. В результате сигнал уровня логической единицы с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ проходит на его выход и поступает на вход выходного блока. Выходной элемент выходного блока срабатывает и обеспечивает подачу звукового или светового сигнала либо отключение поврежденной линии.
Возникновение ОЗЗ на соседней линии сопровождается незначительным изменением токов фаз защищаемой линии и появлением тока и напряжения нулевой последовательности. Причем направление тока нулевой последовательности в защищаемой линии противоположно направлению тока нулевой последовательности в поврежденной линии, и фазовый сдвиг между током и напряжением нулевой последовательности в защищаемой линии составляет -90°. Сигналы на выходе пороговых элементов блока защиты от междуфазных замыканий соответствуют сигналам уровня логического нуля. Следовательно, сигнал на выходе логического элемента ИЛИ соответствует
сигналу уровня логического нуля. При этом реле времени блока защиты от междуфазных замыканий не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
С выходов фильтров тока и напряжения нулевой последовательности на соответствующие входы реле направления мощности нулевой последовательности поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности с фазовым сдвигом, близким к -90°. На выходе реле направления мощности сохраняется сигнал уровня логического нуля. Соответственно реле времени блока защиты от ОЗЗ не срабатывает и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля.
Появление напряжения нулевой последовательности приводит к срабатыванию порогового элемента логического блока, и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логической единицы. Сигналы уровня логического нуля со второго выхода и третьего выхода блока защиты от ОЗЗ поступают соответственно на второй и третий входы логического блока. Сигнал уровня логического нуля с выхода блока защиты от междуфазных замыканий поступает на четвертый вход логического блока. Первый формирователь импульсов не срабатывает, и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. При поступлении сигнала уровня логической единицы с выхода порогового элемента на вход второго формирователя импульсов, он срабатывает и на его выходе устанавливается сигнал уровня логической единицы. На выходе логического элемента ИЛИ логического блока сохраняется сигнал уровня логического нуля.
Сигнал уровня логического нуля с выхода первого формирователя импульсов поступает на вход инвертора. На выходе инвертора появляется сигнал уровня логической единицы и поступает на первый вход логического элемента И. Сигнал уровня логической единицы с выхода второго формирователя импульсов поступает на второй вход логического элемента И логического блока. Следовательно, на выходе логического элемента И появляется сигнал уровня логической единицы, который поступает на вход одновибратора.
В результате одновибратор срабатывает и на его выходе устанавливается сигнал уровня логической единицы заданной длительности. Сигнал уровня логического нуля с выхода логического элемента ИЛИ поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ. Сигнал уровня логической единицы с выхода одновибратора поступает на разрешающий вход логического элемента ЗАПРЕТ, тем самым блокирует прохождение сигнала с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ на его выход. На выходе логического элемента ЗАПРЕТ сохраняется сигнал уровня логического нуля, что обеспечивает сохранение сигнала уровня логического нуля на выходе выходного блока.
При развитии ОЗЗ в ДЭЗ со второй точкой замыкания на защищаемой линии срабатывает блок защиты от междуфазных замыканий. Следовательно, сигнал уровня логической единицы с выхода логического элемента ИЛИ логического блока поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ. На разрешающем входе логического элемента ЗАПРЕТ в течение заданного времени сохраняется сигнал уровня логической единицы, препятствующий прохождению сигнала с прямого входа на выход. Соответственно на выходе логического элемента ЗАПРЕТ сохраняется сигнал уровня логического нуля, что обеспечивает сохранение сигнала уровня логического нуля на выходе выходного блока.
Таким образом, устройство срабатывает при ОЗЗ, двух- и трехфазных КЗ, ДЗЗ на защищаемой линии и кратковременно блокирует защиту от многофазных замыканий при возникновении ОЗЗ на соседней линии.
Достоинство устройства защиты линий с изолированной нейтралью заключается в том, что оно селективно работает при междуфазных КЗ, ОЗЗ, ДЭЗ с точками замыкания на защищаемой линии. Это обусловлено тем, что контролируемыми параметрами являются токи фаз, ток и напряжение нулевой последовательности защищаемой линии.
Другим достоинством устройства защиты является то, что селективно работает при ДЗЗ через малое переходное сопротивление с точками замыкания на разных линиях, если первая точка замыкания появилась на одной из
двух фаз с трансформаторами тока. Это обусловлено тем, что дополнительно введен логический блок для контроля очередности возникновения точек замыкания на линиях.
Недостатком устройства защиты линий с изолированной нейтралью является отказ при ДЗЗ на разных линиях (независимо от величины переходного сопротивления в месте замыкания), если первая точка замыкания появилась на третьей фазе. Это обусловлено тем, что ток ДЭЗ протекает в защищаемой линии через фазу без трансформатора тока, следовательно, контроль за величиной тока ДЗЗ в третьей фазе отсутствует.
Другим недостатком устройства является его низкая чувствительность к токам ДЗЗ с точками замыкания любых фаз на разных линиях при больших переходных сопротивлениях в местах замыкания. Это обусловлено тем, что защита не реагирует на ток максимальной нагрузки и на ток ДЗЗ, меньший максимального тока нагрузки (меньший тока уставки срабатывания), а при большом переходном сопротивлении в месте замыкания ток ДЗЗ незначителен и меньше максимального тока нагрузки (тока уставки срабатывания). Следовательно, происходит отказ защиты.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства для защиты линий с изолированной нейтралью, которое безотказно работает при ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях при любых значениях переходного сопротивления за счет срабатывания от значения тока нулевой последовательности защищаемой линии.
Для решения поставленной задачи в известное устройство для защиты линий с изолированной нейтралью, содержащее блок защиты от междуфазных замыканий, включающий два датчика тока, выполненных на трансформаторах тока, два пороговых элемента, логический элемент ИЛИ и реле времени и в котором выходы каждого датчика тока подключены к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых подключены к входам логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом реле времени, блок защиты от ОЗЗ, включающий датчик напряжения нулевой последовательности
и датчик тока нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности и реле времени и в котором выходы датчика напряжения нулевой последовательности и датчика тока нулевой последовательности соединены с соответствующими входами реле направления мощности нулевой последовательности, выход которого соединен с соответствующим входом реле времени, логический блок, включающий пороговый элемент, два формирователя импульсов, инвертор, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, одновибратор и логический элемент ЗАПРЕТ, и в котором выход первого формирователя импульсов через инвертор подключен к первому входу логического элемента И, пороговый элемент через второй формирователь импульсов подключен ко второму входу логического элемента И, выход которого через одновибратор подключен к инверсному входу логического элемента ЗАПРЕТ, выход логического элемента ИЛИ подключен к прямому входу логического элемента ЗАПРЕТ, и выходной элемент, при этом соответствующие входы датчиков тока блока защиты от междуфазных замыканий являются его входами, входы датчика тока нулевой последовательности и датчика напряжения нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ являются его входами, выходы реле времени блока защиты от ОЗЗ и блока защиты от междуфазных замыканий подключены к первому и второму входам логического элемента ИЛИ логического блока, выход датчика напряжения нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ соединен со входом порогового элемента логического блока, выход реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ соединен с входом первого формирователя импульсов логического блока, а выход элемента ЗАПРЕТ логического блока соединен с входом выходного элемента, отличающееся тем, что дополнительно введен блок защиты от ДЗЗ, включающий пороговый элемент, формирователь импульсов, логический элемент И и реле времени, в котором выходы порогового элемента и формирователь импульсов подключены к соответствующим входам логического элемента И, выход которого соединен с входом реле времени, при этом вход порогового элемента блока
защиты от ДЗЗ соединен с выходом датчика тока нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ, вход формирователя импульсов блока защиты от ДЗЗ - с выходом реле направления мощности нулевой последовательности блока защиты от ОЗЗ, а выход реле времени блока защиты от ДЗЗ - с третьим входом логического элемента ИЛИ логического блока.
Введение новых элементов и новых взаимосвязей между элементами устройства защиты позволяет в совокупности с известными элементами реагировать на величину тока нулевой последовательности защищаемой линии при ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях, следствием чего является безотказная и  селективная работа устройства защиты при любом ДЗЗ.
Наличие новых отличительных признаков и их взаимосвязей свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».
Апробирование заявляемого устройства соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».
На фигуре 1 представлена блок схема устройства для защиты линий с изолированной нейтралью.
На фигуре 2 представлена схема сети с изолированной нейтралью.
Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью содержит блок защиты от междуфазных замыканий 1, блок защиты от ОЗЗ 2, блок защиты от ДЗЗ 3, логический блок 4 и выходной элемент 5.
Блок защиты от междуфазных замыканий 1 содержит первый 6 и второй 7 датчик тока, выполненные на трансформаторах тока, первый и второй пороговые элементы 8, 9, логический элемент ИЛИ 10, реле времени 11. Выходы  датчиков тока 6, 7 соединены со входами соответствующих пороговых элементов 8, 9. Выходы пороговых элементов 8, 9 подключены к соответствующим входам логического элемента ИЛИ 10, выход которого подключен ко входу реле времени 11. Входы первого 6 и второго 7 датчика тока являются соответственно первым и вторым входом блока защиты от междуфазных замыканий 1, а выход реле времени 11 - его выходом.
Блок защиты от ОЗЗ 2 содержит датчик тока 12 и напряжения 13 нулевой последовательности, реле направления мощности нулевой последовательности 14 и реле времени 15. Выходы датчика тока нулевой последовательности 12 и датчика напряжения нулевой последовательности 13 подключены к соответствующим входам реле направления мощности нулевой последовательности 14, выход которого соединен со входом реле времени 15. Вход датчика тока нулевой последовательности 12 является первым входом блока защиты от ОЗЗ 2, а вход датчика напряжения нулевой последовательности 13 - вторым. Выход датчика напряжения нулевой последовательности 13 является первым выходом блока защиты от ОЗЗ 2, выход датчика тока нулевой последовательности 12 является вторым выходом блока защиты от ОЗЗ 2, а выход реле направления мощности нулевой последовательности 14 и выход реле времени 15 являются соответственно третьим и четвертым выходом блока защиты от ОЗЗ 2.
Блок защиты от ДЗЗ 3 содержит пороговый элемент 16, формирователь импульсов 17, логический элемент И 18, реле времени 19. Вход порогового элемента 16 соединен со вторым выходом блока защиты от ОЗЗ 2, а вход формирователя импульсов 17 соединен с третьим выходом блока защиты от ОЗЗ 2. Выходы порогового элемента 16 и формирователя импульсов 17 подсоединены с соответствующими входами логического элемента И 18, выход которого соединен с входом реле времени 19. Вход порогового элемента 16 и вход формирователя импульсов 17 являются соответственно первым и вторым входом блока защиты от ДЗЗ 3, а выход реле времени 19 - его выходом.
Логический блок 4 содержит пороговый элемент 20, первый и второй формирователь импульсов 21, 22, инвертор 23, логический элемент И 24, одновибратор 25, логический элемент ИЛИ 26, логический элемент ЗАПРЕТ 27. Вход первого формирователя импульсов 21 соединен с третьим выходом блока защиты от ОЗЗ 2. Выход первого формирователя импульсов 21 соединен со входом инвертора 23, выход которого подключен к первому входу логического элемента И 24. Вход порогового элемента 20 соединен с первым
выходом блока защиты от ОЗЗ 2. Выход порогового элемента 20 соединен со входом второго формирователя импульсов 22, выход которого подключен ко второму входу логического элемента И 24. Выход логического элемента И 24 подключен ко входу одновибратора 25. Входы логического элемента ИЛИ 26 логического блока 4 соединены соответственно с четвертым выходом блока защиты от ОЗЗ 2, с выходом блока защиты от ДЗЗ 3 и выходом блока защиты от междуфазных замыканий 1, а выход логического элемента ИЛИ 26 соединен с прямым входом логического элемента ЗАПРЕТ 27. Выход одновибратора 25 соединен с инверсным входом логического элемента ЗАПРЕТ 27. Вход порогового элемента 20 и вход первого формирователя импульсов 21 являются соответственно первым и вторым входом логического блока 4, а первый, второй, третий входы логического элемента ИЛИ 26 являются соответственно третьим, четвертым, пятым входом логического блока 4. Выход логического элемента ЗАПРЕТ 27 является выходом логического блока 4.
Вход выходного элемента 5 подключен к выходу логического блока 4. Выход выходного элемента 5 является выходом устройства защиты линий с изолированной нейтралью.
Устройство защиты установлено на подстанции, в начале защищаемой линии 28.
Первый и второй входы блока защиты от междуфазных замыканий 1 подсоединены соответственно к двум фазам (30, 32) защищаемой линии 28.
Первый и второй входы блока защиты от ОЗЗ 2 подсоединены к защищаемой линии 28 и контролируют соответственно ток и напряжение нулевой последовательности.
Устройство реализуется путем минимальных изменений в существующих схемах защиты линий с изолированной нейтралью. При этом логическая часть устройства может быть реализована на базе логических и функциональных элементов любых типовых систем. Так, например, функции И, ИЛИ и НЕ могут быть реализованы на микросхемах К555ЛАЗ, К555ЛЕЗ серии
К555, выполненных по технологии ТТЛ, а функции формирователя импульсов, одновибратора - на микросхемах К155АП или К155АГ3 [5].
Работа устройства показана для различных режимов работы сети с изо-лированной нейтралью.
1. Нормальный режим работы
В нормальном режиме работы ток фаз защищаемой линии 28 не превышает уставки срабатывания блока защиты от междуфазных замыканий 1, а ток и напряжение нулевой последовательности практически равны нулю.
Блок защиты от междуфазных замыканий 1 контролирует величину тока фаз 30, 32 защищаемой линии 28 и срабатывает, если ток в фазах 30, 32 линии 28 превысит уставку срабатывания. Следовательно, сигналы на выходе пороговых элементов 8, 9 блока защиты от между фазных замыканий 1 соответствуют сигналам уровня логического нуля. Соответственно сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 10 соответствует уровню логического нуля. При этом реле времени 11 блока защиты от междуфазных замыканий 1 не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
Блок защиты от ОЗЗ 2 контролирует ток, напряжение нулевой последовательности защищаемой линии 28, направление протекания тока нулевой последовательности и срабатывает, если фазовый угол между током и напряжением нулевой последовательности составляет 90°. При срабатывании блока защиты от ОЗЗ 2 на его первом выходе появляется сигнал, пропорциональный напряжению нулевой последовательности защищаемого фидера, на втором - сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности, а на третьем и четвертом выходе - сигнал уровня логической единицы. Таким образом, в нормальном режиме работы сигналы на выходе фильтров тока нулевой последовательности 12 и напряжения нулевой последовательности 13 отсутствуют и реле направления мощности нулевой последовательности 14 не
срабатывает, а сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля. Следовательно, на выходе реле времени 15 блока защиты от ОЗЗ 2 сохраняется сигнал уровня логического нуля.
Блок защиты от ДЗЗ 3 контролирует величину тока нулевой последовательности защищаемой линии 28 при ДЗЗ и срабатывает, если ток нулевой последовательности превысит уставку срабатывания. При срабатывании блока защиты от ДЗЗ 3 на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы. В связи с тем, что в нормальном режиме работы ток нулевой последовательности практически равен нулю, на выходе порогового элемента 16 блока защиты от ДЗЗ 3 сохраняется сигнал уровня логического нуля. В свою очередь сигнал уровня логического нуля с выхода реле направления мощности нулевой последовательности 14 блока защиты от ОЗЗ 2 поступает на вход формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3, следовательно, на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигналы уровня логического нуля с выходов порогового элемента 16 и формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3 поступают на соответствующие входы логического элемента И 18 блока защиты от ДЗЗ 3, следовательно, на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. В результате реле времени 19 блока защиты от ДЗЗ 3 не срабатывает и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля.
Логический блок 4 контролирует очередность возникновения точек замыкания на землю в электрической сети за счет контроля сигналов на выходах блока защиты от междуфазных замыканий 1, блока защиты от ОЗЗ 2 и блока защиты от ДЗЗ 3 и срабатывает, если на защищаемой линии 28 произошло ОЗЗ, двух- и трехфазное КЗ, ДЗЗ. При срабатывании логического блока 4 на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы. В нормальном режиме сигнал на первом выходе блока защиты от ОЗЗ 2 отсутствует, следовательно пороговый элемент 20 логического блока 4 не срабатывает и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигналы уровня логического нуля с третьего и четвертого выхода блока защиты от ОЗЗ 2
поступают соответственно на второй и третий вход логического блока 4. Сигналы уровня логического нуля с выходов блока защиты от междуфазных замыканий 1 и блока защиты от ДЗЗ 3 поступают соответственно на четвертый и пятый вход логического блока 4. В результате первый формирователь импульсов 21 и второй формирователь импульсов 22 логического блока 4 не срабатывают и на их выходах сохраняются сигналы уровня логического нуля. На выходе логического элемента ИЛИ 26 логического блока 4 также сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода первого формирователя импульсов 21 через инвертор 23 поступает на первый вход логического элемента И 24 логического блока. В результате на первом входе логического элемента И 24 устанавливается сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода второго формирователя импульсов 22 поступает на второй вход логического элемента И 24 логического блока 4. В результате на выходе логического элемента И 24 сохраняется сигнал уровня логического нуля, который поступает на вход одновибратора 25. Соответственно на выходе одновибратора 25 сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода логического элемента ИЛИ 26 поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 27 логического блока 4. Сигнал уровня логического нуля с выхода одновибратора 25 поступает на инверсный вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Следовательно, сигнал уровня логического нуля с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ 27 проходит на его выход, что обеспечивает сохранение сигнала уровня логического нуля на выходе выходного элемента 5.
2. Режим работы при 033 на защищаемой линии
При возникновении точки ОЗЗ 33 (34, 35) на защищаемой линии 28 токи фаз 30, 31, 32 изменяются незначительно, однако появляется ток и напряжение нулевой последовательности. При этом величина тока нулевой последовательности
при ОЗЗ меньше тока нулевой последовательности при ДЗЗ, а угол сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности на защищаемой линии 28 составляет 90°.
В связи с тем, что токи фаз 30, 31, 32 изменяются незначительно, сигналы на выходе пороговых элементов 8, 9 блока защиты от междуфазных замыканий 1 соответствуют сигналам уровня логического нуля. Соответственно сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 10 соответствует уровню логического нуля. При этом реле времени 11 блока защиты от между фазных замыканий 1 не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
С выходов фильтров тока нулевой последовательности 12 и напряжения нулевой последовательности 13 на соответствующие входы реле направления мощности нулевой последовательности 14 поступают сигналы пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности с фазовым сдвигом близким к 90°. На выходе реле направления мощности нулевой последовательности 14 появляется сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы проходит через реле времени 15 блока защиты от ОЗЗ 2 и устанавливается на его выходе.
В связи с тем, что при 033 ток нулевой последовательности значительно меньше тока нулевой последовательности при ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях, на выходе порогового элемента 16 блока защиты от ДЗЗ 3 сохраняется сигнал уровня логического нуля. В свою очередь сигнал уровня логической единицы с выхода реле направления мощности нулевой последовательности 14 блока защиты от ОЗЗ 2 поступает на вход формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3. Формирователь импульсов 17 срабатывает и на его выходе устанавливается сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логического нуля с выхода порогового элемента 16 и сигнал уровня логической единицы с выхода формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3 поступают на соответствующие входы логического элемента И 18 блока защиты от ДЗЗ 3, следовательно, на его выходе сохраняется
сигнал уровня логического нуля. В результате реле времени 19 блока защиты от ДЭЗ 3 не срабатывает и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля.
Появление напряжения нулевой последовательности приводит к срабатыванию порогового элемента 20 логического блока 4, и на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы. Сигналы уровня логической единицы с третьего и четвертого выхода блока защиты от ОЗЗ 2 поступают соответственно на второй и третий вход логического блока 4. Сигналы уровня логического нуля с выходов блока защиты от междуфазных замыканий 1 и блока защиты от ДЗЗ 3 поступают соответственно на четвертый и пятый вход логического блока 4. В результате первый формирователь импульсов 21 и второй формирователь импульсов 22 логического блока 4 срабатывают и на их выходах устанавливаются сигналы уровня логической единицы. На выходе логического элемента ИЛИ 26 логического блока 4 также появляется сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы с выхода первого формирователя импульсов 21 через инвертор 23 поступает на первый вход логического элемента И 24 логического блока 2. В результате на первом входе логического элемента И 24 устанавливается сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода второго формирователя импульсов 22 поступает на второй вход логического элемента И 24 логического блока 4. В результате на выходе логического элемента И 24 сохраняется сигнал уровня логического нуля, который поступает на вход одновибратора 25. Соответственно на выходе одновибратора 25 сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логической единицы с выхода логического элемента ИЛИ 26 поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 27 логического блока 4. Сигнал уровня логического нуля с выхода одновибратора 25 поступает на инверсный вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Следовательно, сигнал уровня логической единицы с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ 27 проходит на его выход, что обеспечивает срабатывание выходного элемента 5. При срабатывании выходного
элемента обеспечивается подача звукового или светового сигнала, либо отключение защищаемого линии 28.
3. Режим работы при переходе 033 в ДЭЗ на разных линиях через малое переходное сопротивление при возникновении первой точки замыкания на любой из фаз защищаемой линии
При переходе ОЗЗ в ДЭЗ не успевает сработать реле времени 15 блока защиты от ОЗЗ. Развитие ОЗЗ на защищаемой линии 28 в ДЗЗ через малое переходное сопротивление с точками замыкания на разных линиях (например, 34 и 36, 35 и 36 и т.д.) сопровождается значительным увеличением тока в поврежденных фазах (соответственно 32 и 31, 30 и 32) и тока нулевой последовательности защищаемой линии 28.
При возникновении первой точки замыкания на фазе 30 с первым датчиком тока 6 или фазе 32 со вторым датчиком тока 7, на их выходе появляется сигнал, пропорциональный величине тока фазы. В связи с тем, что при ДЗЗ через малое переходное сопротивление по поврежденным фазам протекают значительные токи, пороговый элемент 8 или пороговый элемент 9 блока защиты от междуфазных замыканий 1 срабатывают и на их выходе появляется сигнал уровня логической единицы. Соответственно сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 10 соответствует уровню логической единицы. При этом реле времени 11 блока защиты от междуфазных замыканий 1 срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логической единицы.
С выходов фильтров тока нулевой последовательности 12 и напряжения нулевой последовательности 13 на соответствующие входы реле направления мощности нулевой последовательности 14 продолжают поступать сигналы, пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности. В зависимости от угла сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности защищаемой линии 28, на выходе реле направления мощности
нулевой последовательности 14 сохраняется сигнал уровня логической единицы либо устанавливается сигнал уровня логического нуля.
В связи с тем, что при ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях (например, 34 и 36, 35 и 36 и т.д.) ток нулевой последовательности значительно больше тока нулевой последовательности при ОЗЗ, на выходе порогового элемента 16 блока защиты от ДЗЗ 3 появляется сигнал уровня логической единицы. В свою очередь, сигнал уровня логической единицы или уровня логического нуля с выхода реле направления мощности нулевой последовательности 14 блока защиты от ОЗЗ 2 поступает на вход формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3. На выходе ранее сработавшего формирователя импульсов 17 сохраняется сигнал уровня логической единицы и не зависит от уровня сигнала на входе. Сигнал уровня логической единицы с выхода порогового элемента 16 и сигнал уровня логической единицы с выхода формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3 поступают на соответствующие входы логического элемента И 18 блока защиты от ДЗЗ 3, следовательно, на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы. В результате реле времени 19 блока защиты от ДЗЗ 3 срабатывает и на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы.
Поскольку потенциал на выходе ранее сработавшего порогового элемента 20 логического блока 4 уже не изменится, то второй формирователь 22 импульсов работать не будет и на его выходе устанавливается сигнал уровня логического нуля. В результате на выходе логического элемента И 24 сохраняется сигнал уровня логического нуля, который поступает на вход одновибратора 25. Соответственно на выходе одновибратора 25 сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигналы уровня логической единицы с третьего выхода блока защиты от ОЗЗ и с выходов блока защиты от междуфазных замыканий 1 и блока защиты от ДЗЗ 3 поступают соответственно на второй, четвертый и пятый вход логического блока 4. Сигнал уровня логического нуля с четвертого выхода блока защиты от ОЗЗ 2 поступает на третий вход логического блока 4. На выходе логического элемента ИЛИ 26 логического
блока 4 также появляется сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы с выхода логического элемента ИЛИ 26 поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 27 логического блока 4. Сигнал уровня логического нуля с выхода одновибратора 25 поступает на инверсный вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Следовательно, сигнал уровня логической единицы с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ 27 проходит на его выход, что обеспечивает срабатывание выходного элемента 5. При срабатывании выходного элемента 5 обеспечивается подача звукового или светового сигнала либо отключение защищаемой линии 28.
4. Режим работы при переходе ОЗЗ в ДЭЗ на разных линиях через большое переходное сопротивление при возникновении первой точки замыкания на любой из фаз защищаемой линии
При переходе ОЗЗ в ДЗЗ не успевает сработать реле времени 15 блока защиты от ОЗЗ. Развитие ОЗЗ на защищаемой линии 28 в ДЗЗ через большое переходное сопротивление с точками замыкания на разных линиях (например, 34 и 36, 35 и 36 и т.д.) сопровождается незначительным увеличением тока в поврежденных фазах (соответственно 32 и 31, 30 и 32) и тока нулевой последовательности защищаемой линии 28.
При возникновении первой точки замыкания на фазе 30 с первым датчиком тока 6 или фазе 32 со вторым датчиком тока 7, на их выходе появляется сигнал, пропорциональный величине тока фазы. В связи с тем, что при ДЗЗ через большое переходное сопротивление по поврежденным фазам протекают незначительные токи, пороговый элемент 8 или пороговый элемент 9 блока защиты от междуфазных замыканий 1 не срабатывают и на их выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. Соответственно сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 10 соответствует уровню логического нуля.
С выходов фильтров тока нулевой последовательности 12 и напряжения нулевой последовательности 13 на соответствующие входы реле направления
мощности нулевой последовательности 14 продолжают поступать сигналы пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности. В зависимости от угла сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности защищаемой линии 28, на выходе реле направления мощности нулевой последовательности 14 сохраняется сигнал уровня логической единицы либо устанавливается сигнал уровня логического нуля.
В связи с тем, что при ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях (например, 34 и 36, 35 и 36 и т.д.) ток нулевой последовательности значительно больше тока нулевой последовательности при ОЗЗ, на выходе порогового элемента 16 блока защиты от ДЗЗ 3 появляется сигнал уровня логической единицы.
В свою очередь сигнал уровня логической единицы или уровня логического нуля с выхода реле направления мощности нулевой последовательности 14 блока защиты от ОЗЗ 2 поступает на вход формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3. На выходе ранее сработавшего формирователя импульсов 17 сохраняется сигнал уровня логической единицы и не зависит от уровня сигнала на входе. Сигнал уровня логической единицы с выхода порогового элемента 16 и сигнал уровня логической единицы с выхода формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3 поступают на соответствующие входы логического элемента И 18 блока защиты от ДЗЗ 3, следовательно на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы. В результате реле времени 19 блока защиты от ДЗЗ 3 срабатывает и на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы.
Поскольку потенциал на выходе ранее сработавшего порогового элемента 20 логического блока 4 уже не изменится, то второй формирователь 22 импульсов работать не будет и на его выходе устанавливается сигнал уровня логического нуля. В результате на выходе логического элемента И 24 сохраняется сигнал уровня логического нуля, который поступает на вход одновибратора 25. Соответственно на выходе одновибратора 25 сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигналы уровня логической единицы с третьего
выхода блока защиты от ОЗЗ 2 и с выхода блока защиты от ДЗЗ 3 поступают соответственно на второй и пятый вход логического блока 4. Сигнал уровня логического нуля с четвертого выхода блока защиты от ОЗЗ 2, выхода блока защиты от междуфазных замыканий 1 поступают соответственно на третий и четвертый входы логического блока 4. На выходе логического элемента ИЛИ 26 логического блока 4 также появляется сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы с выхода логического элемента ИЛИ 26 поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 27 логического блока 4. Сигнал уровня логического нуля с выхода одновибратора 25 поступает на инверсный вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Следовательно, сигнал уровня логической единицы с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ 27 проходит на его выход, что обеспечивает срабатывание выходного элемента 5. При срабатывании выходного элемента 5 обеспечивается подача звукового или светового сигнала либо отключение защищаемой линии 28.
5. Режим работы при 033 на соседней линии
При возникновении точки 033 36 (37 или 38) на соседней линии 29 токи фаз 30, 31, 32 защищаемой линии 28 изменяются незначительно, однако появляется ток и напряжение нулевой последовательности. При этом величина тока нулевой последовательности при ОЗЗ меньше тока нулевой последовательности при ДЗЗ, а угол сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности на защищаемой линии составляет -90°.
В связи с тем, что токи фаз 30, 31, 32 изменяются незначительно, сигналы на выходе пороговых элементов 8, 9 блока защиты от между фазных замыканий 1 соответствуют сигналам уровня логического нуля. Соответственно сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 10 соответствует уровню логического нуля. При этом реле времени 11 блока защиты от междуфазных
замыканий 1 не срабатывает и сигнал на его выходе соответствует сигналу уровня логического нуля.
С выходов фильтров тока нулевой последовательности 12 и напряжения нулевой последовательности 13 на соответствующие входы реле направления мощности нулевой последовательности 14 поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению нулевой последовательности с фазовым сдвигом, близким к -90°. На выходе реле направления мощности нулевой последовательности 14 сохраняется сигнал уровня логического нуля. Следовательно, на выходе реле времени 15 блока защиты от ОЗЗ 2 сохраняется сигнал уровня логического нуля.
В связи с тем, что при 033 ток нулевой последовательности значительно меньше тока нулевой последовательности при ДЭЗ с точками замыкания на разных линиях, на выходе порогового элемента 16 блока защиты от ДЭЗ 3 сохраняется сигнал уровня логического нуля. В свою очередь, сигнал уровня логического нуля с выхода реле направления мощности нулевой последовательности 14 блока защиты от 033 2 поступает на вход формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3. Соответственно на выходе формирователя импульсов 17 сохраняется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода порогового элемента 16 и сигнал уровня логического нуля с выхода формирователя импульсов 17 блока защиты от ДЗЗ 3 поступают на соответствующие входы логического элемента И 18 блока защиты от ДЗЗ 3, следовательно, на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля. В результате реле времени 19 блока защиты от ДЗЗ 3 не срабатывает и на его выходе сохраняется сигнал уровня логического нуля.
Появление напряжения нулевой последовательности приводит к срабатыванию порогового элемента 20 логического блока 4, и на его выходе появляется сигнал уровня логической единицы. Сигналы уровня логического нуля с третьего и четвертого выхода блока защиты от ОЗЗ 2 поступают соответственно на второй и третий входы логического блока 4. Сигналы уровня логического нуля с выходов блока защиты от междуфазных замыканий 1 и блока
защиты от ДЭЗ 3 поступают соответственно на четвертый и пятый входы логического блока 4. В результате первый формирователь импульсов 21 не срабатывает, а второй формирователь импульсов 22 логического блока 4 срабатывает. На выходе первого формирователя импульсов 21 сохраняется сигнал уровня логического нуля, а на выходе второго формирователя импульсов 22 устанавливается сигнал уровня логической единицы. На выходе логического элемента ИЛИ 26 логического блока 4 появляется сигнал уровня логического нуля. Сигнал уровня логического нуля с выхода первого формирователя импульсов 21 через инвертор 23 поступает на первый вход логического элемента И 24 логического блока 2. В результате на первом входе логического элемента И 24 устанавливается сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логической единицы с выхода второго формирователя импульсов 22 поступает на второй вход логического элемента И 24 логического блока 4. В результате на выходе логического элемента И 24 появляется сигнал уровня логической единицы, который поступает на вход одновибратора 25. Соответственно одновибратор 25 срабатывает и на его выходе устанавливается сигнал уровня логической единицы. Сигнал уровня логического нуля с выхода логического элемента ИЛИ 26 поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 27 логического блока 4. Сигнал уровня логической единицы с выхода одновибратора 25 поступает на инверсный вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Сигнал уровня логической единицы на инверсном входе логического элемента ЗАПРЕТ 27 сохраняется в течение времени работы одновибратора 25. Сигнал уровня логической единицы на инверсном входе логического элемента ЗАПРЕТ 27 препятствует прохождению сигналов с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ 27 на его выход. Следовательно, сохраняется сигнал уровня логического нуля на выходе выходного элемента 5.
6. Режим работы при переходе ОЗЗ в ДЗЗ на разных линиях через любое переходное сопротивление при возникновении первой точки замыкания на любой из фаз соседней линии
Развитие ОЗЗ на соседней линии 29 в ДЗЗ через любое переходное сопротивления со второй точкой замыкания на защищаемой линии 28 (например, 36 и 34, 36 и 35 и т.д.), приводит к увеличению токов фаз 30, 31, 32 и тока нулевой последовательности защищаемой линии 28. В результате возможно срабатывание блока защиты от междуфазных замыканий 1, блока защиты от ОЗЗ 2 и блока защиты от ДЗЗ 3. Сигналы уровня логической единицы с четвертого выхода блока защиты от ОЗЗ 2, с выходов блока защит от междуфазных замыканий 1 и блока защиты от ДЗЗ 3 поступают соответственно на третий, четвертый, пятый входы логического блока 4. В результате на выходе логического элемента ИЛИ 26 логического блока 4 устанавливается сигнал уровня логической единицы, который поступает на прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Однако, на выходе ранее сработавшего одновибратора 25 сохраняется сигнал уровня логической единицы и не зависит от уровня сигнала на его входе. Сигнал уровня логической единицы с выхода одновибратора 25 поступает на инверсный вход логического элемента ЗАПРЕТ 27. Сигнал уровня логической единицы на инверсном входе логического элемента ЗАПРЕТ 27 препятствует прохождению сигнала уровня логической единицы с прямого входа логического элемента ЗАПРЕТ 27 на его выход. Следовательно, сохраняется сигнал уровня логического нуля на выходе выходного элемента 5.
Таким образом, устройство для защиты линий с изолированной нейтралью селективно работает при ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях при любых значениях переходного сопротивления за счет срабатывания от значения тока нулевой последовательности защищаемой линии 28.
Полевые испытания устройства для защиты показали, что оно сработало в 10 случаях из 10 созданных двойных замыканий на землю.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Желдориздат, 2002. С.632-633.
2. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Желдориздат, 2002. С.252-254.
3. Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат; ил., 1987. С.190.
7
4. Пат. 2174276 МКИ Н 02 Н 3/16. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью /Б.Е.Дынькин (РФ), Д.Н.Коростелев (РФ); ДВГУПС (РФ) - №2000101638/09;3аявлено 20.01.2000; Опубл. 27.09.2001; Бюл. №27 - 4 с.: ил.
5. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник: В 2 т. /Под ред. Шаханова В.А. М: Радио и связь, 1998,т. 2, с.362.