Устройство для резистивного заземления нейтрали сети

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для прожига дефектной изоляции в сетях с резистивным заземлением нейтрали.
Известно устройство для прожига поврежденной изоляции кабельных линий (патент РФ №2010254, опубл. 30.03.1994, МПК G01R 31/10), содержащее испытательно-прожигающий трансформатор, который выполнен двухстержневым с обмоткой поджига на втором стержне магнитопровода, двухполупериодный выпрямитель, высоковольтный выпрямитель, защитный выпрямитель, резистор, датчик тока с контактом, обмотку управления, клеммы для подключения испытываемого объекта, источник питания обмотки управления.
Недостатком настоящего технического решения является сложность конструкции, а также высокая стоимость устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для резистивного заземления нейтрали сети (Патент РФ №171479, опубл. 01.06.2017, МПК Н02Н 9/08), содержащее заземляющий резистор, выполненный и в виде электродов, расположенных в почве равноудаленно друг от друга, и выполненных металлическими, блок коммутаторов, блок управления коммутатором, а также блок-анализатор измерения сопротивления грунта, выполненный в виде трех металлических штырей, расположенных в почве линейно на одинаковом расстоянии друг от друга и подключенных изолированными проводами к источнику постоянного тока.
Недостатками настоящего технического решения являются низкая точность определения поврежденной фазы в момент замыкания, а также сложность точного определения места повреждения при производстве ремонтных работ ввиду заплывания изоляции кабеля.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение материальных и трудовых затрат при определении и ремонте поврежденного участка.
Технический результат заключается в повышении точности определения места повреждения, упрощении и ускорении процесса прожига поврежденной изоляции.
Это достигается тем, что известное устройство для резистивного заземления нейтрали сети, содержащее заземляющий резистор в виде электродов, выполненных с возможностью углубления в землю, соединенный с выходом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом блока управления коммутатором (БУК), а второй вход выполнен с возможностью подключения к нейтрали нейтралеобразующего трансформатора, высшая обмотка которого выполнена с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции, при этом к одному входу БУК подсоединен блок-анализатор измерения сопротивления грунта, выполненный в виде трех электродов с возможностью углубления их в землю и источника постоянного тока, снабжено блоком контроля напряжения, логическим элементом И, элементом «время» t, логическим элементом НЕ и элементом «Сброс», при этом блок контроля напряжения выполнен с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции и представляет собой блок определения поврежденной фазы (БОПФ), первый выход которого подключен к первому входу логического элемента И, выход которого подключен к другому входу блока управления коммутатором (БУК), второй выход БОПФ подключен к элементу «время» t, первый выход которого подключен к логическому элементу НЕ, выход которого подключен ко второму входу логического элемента И, а второй выход элемента «время» t соединен с входом элемента «Сброс», к третьему входу БУК подключен выход элемента «Сброс».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено устройство для резистивного заземления нейтрали сети.
Устройство для резистивного заземления нейтрали сети содержит блок контроля напряжения, выполненный с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 1 и представляющий собой блок определения поврежденной фазы (БОПФ) 2. Первый выход БОПФ 2 подключен к первому входу логического элемента И 3, выход которого подключен к первому входу блока управления коммутатором (БУК) 4.
Второй выход БОПФ 2 подключен к элементу «время» t 5, первый выход которого подключен к логическому элементу НЕ 6, выход которого подключен ко второму входу логического элемента И 3, а второй выход элемента «время» t 5 соединен с элементом «Сброс» 7.
Ко второму входу БУК 4 подсоединен блок-анализатор измерения сопротивления грунта 8, выполненный в виде 3-х электродов 9 с возможностью углубления их в землю, и источника постоянного тока 10. К третьему входу БУК 4 подключен элемент «Сброс» 7, а выход БУК 4 соединен с первым входом коммутатора 11.
Второй вход коммутатора 11 выполнен с возможностью подключения к нейтрали нейтралеобразующего трансформатора 12, высшая обмотка которого выполнена с возможностью подключения к шинам низкого напряжения силового трансформатора подстанции 1, а к выходу коммутатора 11 подсоединен заземляющий резистор 13 в виде электродов 14, выполненных с возможностью углубления в землю.
Все элементы устройства выполнены комплектно, соединены сборочными операциями (пайкой и болтовым соединением) на предприятии-изготовителе, расположены в едином корпусе устройства (представляя собой единую конструкцию), которое устанавливается в помещении трансформаторной подстанции.
Устройство для резистивного заземления нейтрали сети работает следующим образом.
В нормальном режиме БОПФ 2 выведен из работы и на БУК 4 поступает сигнал только с блока-анализатора измерения сопротивления грунта 8. БУК 4 осуществляет управление заземляющим резистором 13 через коммутатор 11. Таким образом, осуществляется высокоомное заземление нейтрали трансформатора подстанции 1 с возможностью регулирования его величины.
При возникновении однофазного замыкания на землю линия продолжает свою работу, так как осуществляется высокоомное заземление нейтрали, а на диспетчерский пункт уходит сигнал о возникновении замыкания. На питающую подстанцию выезжает ремонтная бригада.
пф
пф
пф
Ремонтная бригада включает блок БОПФ 2, который определяет поврежденную фазу. Если напряжение на поврежденной фазе U больше О, что означает, что изоляция в месте замыкания «заплыла» и ее нужно прожечь прежде, чем определить точное место повреждения, на первый вход логического блока И 3 с первого выхода БОПФ 2 подается положительный сигнал (логическая единица). При этом со второго выхода БОПФ 2 на элемент «время» t 5 сигнал не поступает и с его первого выхода на логический элемент НЕ 6 приходит отрицательный сигнал (логический нуль). Тогда на второй вход логического элемента И 3 с логического элемента НЕ 6 поступает положительный сигнал. Так как на логический элемент И 3 поступает два положительных сигнала, он подает сигнал на первый вход БУК 4 о необходимости включения дополнительных электродов. БУК 4 подает сигнал на коммутатор 11, который подключает дополнительный электрод 14 заземляющего резистора 13. Происходит снижение сопротивления резистора 13, а, следовательно, увеличение тока через место повреждения. Таким образом, осуществляется прожиг «заплывшей» изоляции кабеля, при этом для прожига не требуется дополнительное дорогостоящее оборудование, все необходимое имеется на самой подстанции, включая нейтралеобразующий трансформатор 12 и сам заземляющий резистор 13. Если после ввода стержня БОПФ 2 зафиксировал, что U стало равным 0, с его второго выхода подается логическая единица на элемент «время» t 5, начинается отсчет времени, в течение которого U должно оставаться равным нулю, что будет свидетельствовать о качественном прожиге изоляции поврежденного участка. При этом, так как элемент «время» t 5 в работе, с его первого выхода на вход логического элемента НЕ 6 подается положительный сигнал и, следовательно, с выхода логического элемента НЕ 6 на второй вход логического элемента И 3 подается отрицательный сигнал, что блокирует возможность ввода новых электродов, пока идет отсчет времени. По истечении времени уставки, элемент «время» t 5 подает сигнал на элемент «Сброс» 7, который, в свою очередь, воздействует на третий вход БУК 4, приводя его настройки к исходному нормальному режиму.
пф
пф
Если же после ввода первого электрода U не стало равным 0 или же во время действия элемента «время» t 5 напряжение поврежденной фазы стало больше 0, со второго выхода БОПФ 2 на вход элемента t 5 подается логический нуль, прерывая отсчет времени, на логический элемент И 3 от БОПФ 2 и логического элемента НЕ 6 поступают логические единицы и он подает сигнал на первый вход БУК 4 о необходимости ввода еще одного электрода, тем самым увеличивая значение тока прожига. После того, как напряжение U упадет до нуля и элемент «время» t 5 отсчитает заданную уставку по времени, элемент «Сброс» 7 подает сигнал на третий вход БУК 4 о возврате схемы в исходное состояние. При этом перегрева заземляющего резистора 13 не произойдет, так как данное исполнение имеет повышенную термическую стойкость, а сам процесс прожига значительно ускоряется благодаря большим допустимым значениям тока прожига, а значит и большей энергии, выделяемой в месте повреждения.
Таким образом, благодаря схеме управления предлагаемого устройства, включающей БОПФ 2, логические элементы И 3, НЕ 6, элемент «время» t 5, элемент «Сброс» 7, возможно осуществить качественный (полный) прожиг поврежденной изоляции, тем самым существенно сократив время на поиск и локализацию места повреждения.
Использование полезной модели позволяет повысить точность определения места повреждения, упростить и ускорить процесс прожига поврежденной изоляции.