Устройство для токовой защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания и перегрузки Советский патент 1983 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты, и может быть использовано для защиты трехфазных электроприемников, характеризующихся токами самозапуска (например, двигателей), от перегрузок и коротких замыканий.

Известно устройство для токовой защиты с обратнозависимой характеристикой, имеющее достаточно высокую степень использования хронирующего конденсатора - последний щунтирован высокоомным входом порогового органа, выполненного на МОПтранзисторе, процесс заряда осуществляется импульсно 1.

Недостатком этого устройства является возможность ложной работы нри частых пусках защищаемого электродвигателя так же, как и при последовательном пуске группы защищаемых мащин. Времязадающий орган в этом случае суммирует интегрированное значение сигнала, пропорционального току предыдущего пуска к последующему. Режим воспринимается как длительная перегрузка {или затянувшийся пуск) - устройство выдает сигнал на отключение защищаемого присоединения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является защитное ус- ройство, содержащее датчики двух фазных токов,тока нулевой последовательности, которые нагружены резисторами регулировки уставок и через выпрямители присоединены к времязадающей цепи. Параллельно ее конденсатору подключены управляющая и анодная цепи тиристора,соединенные последовательно: первая - с газоразрядной лампой и резистором, вторая - с катущкой расцепления силового коммутационного аппарата.

Конденсатор органа выдержки времени осуществляет запоминание интегрированного за время пуска электродвигателя первичного тока. Запуск последующей мащины : защищаемого присоединения или повторный пуск той же вызывает дополнительный заряд времязад;ающей ёмкости, добавляемой к ;имеющемуся. В результате напряжение конденсатора достигает уровня пробоя порого;вого элемента - происходит ложное срабатывание защиты и отключение нагрузки.

Кроме того,близкие однофазные и многофазные короткие замыкания, требующие быстрого отключения, отключаются устройством аналогично перегрузочным режимам через орган выдержки времени. Увеличенное время срабатывания приводит к.возрастанию размера первичных повреждений, вызванного токами короткого замыкания.

Целью изобретения является исключение ложных срабатываний при частых вклЕ чеьиях электроустановки.

Поставленная цель достигается тем,что 5 устройство для токовой защиты электроустановки переменного тока от короткого замыкания и перегрузки, содержащее два датчика фазных токов, вторичные обмотки которых объединены по схеме неполной звез5 ды и подключены через двухфазный двухполупериодный выпрямитель, защунтированный первой группой резисторов регулировки уставки, к последовательно соединенным первому диоду, двумя резисторам, один из

которых зашунтирован переключателем, и времязадающему конденсатору, параллельно которому включены последовательно соединенные исполнительный орган и тиристор, а также датчик тока нулевой последовательности, вторичная обмотка которого зашун5 тированная второй группой резисторов регулировки уставки, подключена через однофазный двухполупериодный выпрямитель и токоограничительный резистор к потенциометру, cpeдi(яя точка которого через последовательно соединенные второй диод, резистор и газоразрядную лампу подключена к управляющему электроду указанного тиристора, при этом между выводом исполнительного органа и катодом второго диода включен третий диод, введены два дополнитель5 ных диода, три дополнительных резистора, RC-цепочка и динистор, причем выходы токоогракичительного резистора и двухфазного двухполупериодного выпрямителя объединены и через первый дополнительный диод подключены к RC-цепочке, а первый до0 полнительный резистор через второй дополнительный диод включен параллельно конденсатору . RC-цепочки, защунтированному вторым дополнительным резистором,а также через динистор и. третий дополнительный резистор - параллельно времязадающему

5 конденсатору.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит датчики фазных

0 токов 1 и 2, датчик тока нулевой последовательности 3. Вторичные обмотки первых соединены по схеме неполной звезды и через двухфазный выпрямитель 4, включающий выпрямительные мосты 5, б (с парой обобщенных ветвей) подсоединены к четырем

цепочкам. Первая образована первой группой резисторов 7 уставки. Вторая и третья цепочки - основной RC-контур (резисторы 8 и 9 и конденсатор 10) и дополнительный RC-контур (резистор 11 и конденсатор 12) подключаются через диоды 13 и 14 соответственно. Последняя цепочка - резисторный потенциометр 15 - подсоединяется непосредственно. К этим же зажимам через токоограничительный резистор 16 подключен выход выпрямителя 17, включенного

-совместно со второй группой резисторов,.18 уставки в цепь вторичной обмотки датчика гока нулевой последовательности 3. Конден;атор 12 шунтирован двумя дополнительнымн резисторами 19 и 20, причем первым непосредственно, а вторым - через диод 21. Резистор 20, кроме того,через динистор 22 и дополнительный резистор 23 присоединен к времязадающему конденсатору 10 времязадающей цепи и резистору 9, который шунтирован переключателем 24. Устройство содержит также тиристор 25, анодная цепь которого через исполнительный орган 26, а управляющая - через газоразрядную лампу 27, резистор 28, диод 29 - подключены к времязадающему конденсатору 10. Резистор 28, кроме того, через диод 30 соединен с движком потенциометра 15. Рабочему состоянию защищаемого присоединения соответствует первичный ток датчиков фазных токов 1 и 2, меньший или равный номинальному значению. Вторичное напряжение датчиков 1,2 выпрямляется . выпрямителем 4 (к-ривая Ои на фиг. 2). Изменение степени шунтирования вторичных цепей датчиков 1 и 2 резисторами 7 изменяет коэффициент пропорциональности между первичным током и напряжением U, а следовательно, и уставку защиты. Через разделительный диод 13 и резисторы 8 и 9 (второй из них шунтируется ключом 24 при переходе ча меньшую уставку времени срабатывания защиты) осуществляется заряд времязадающего конденсатора. 10. Ввиду большой величины постоянной времени его разряда (отсутствуют значительные проводимости разряда: велика- емкость конденсатора 10) напряжение его (Uio на фиг. 2) практически неизменно и примерно совпадает с амплитудой выпрямленного сигнала U4. Одновременно с этим происходит процесс изменения напряжения RC контура 11,12, 19 - кривая и« на фиг. 2. Большая величина проводимости цепи разряда кЬнденсатора 12 (резистор 19) обуславливает непостоянство Uj2, а именно заряд на интервалах времени с высоким уровнем 0 - разряд на интервалах, когда Ui2 U. В таком режиме напряжение UJQ меньше уровня зажигания газоразрядной лампы 27. Тиристор 25, следовательно, закрыт,и исполнительный орган 26 обесточен. , К динистору 22 в прямом направлении прикладывается напряжение, равное разности Ujo - Ui2, которая меньше Ug- напряжения включения динистора 22, поэтому последний заперт в установившемся режиме работы. При запуске одного из двигателей защищаемого присоединения,когда часть электроприемников уже находится в работе, амплитуда выпрямленного выпрямителем 4 напряжения больше порога Uo, к которому стремится в процессе своего заряда крнденсатор 10. Но за время пуска УЮ не успевает сравняться с Uo и срабатывания защиты не происходит. Послепусковой режим характеризуется уменьшением U как это показано на фиг. 3. Напряжение вследствие большой постоянной времени разряда остается практически неизменным, в то жевремя напряжение конденсатора 12 быстро разряжается (снижается вследствие разряда 12 через резистор 19) и его изменение определяется величиной послепускового напряжения и. В момент to Uio-Ui2 становится больше порога Ue включения динистора 22. Он переходит в проводящее состояние и обтекается током разряда конденсатора 10. Разряд происходит главным образом через резистор 20 и частично - цепочку 12, 19. Длительность его определяется моментом уменьшения разрядного тока до величины, меньшей тока удержания динистора 22 и подбором резистора 20 устанавливается равной 3-10 периодам питающей сети. При этом обеспечивается неполный разряд конденсатора 10, т. е. сохраняется возможность его работы в качестве источника питания исполнительного органа 26 при срабатывании защиты, например,в результате короткого замыкания Если запуск электродвигателя затягивается, то разность потенциалов на обкладках конденсатора. 10 достигает порога зажигания (1, на фиг. 3) газоразрядной лампы 27, что обуславливает пояйление управляющего, а соответственно, и анодного тока тиристора 25. Исполнительный орган 26 обтекается током и отключает защищаемое присоединение. Аналогично устройство работает при длительных перегрузках на защищаемом присоединении, когда ток его превыщает номинальное значение. При этом ввиду заряда времязадающего конденсатора 10 сигналом, пропорциональным первичному току, характеристика срабатывания устройства имеет обратнозависимый вид. Кроме того, осуществляется контроль напряжения на выходе резисторного потенциометра 15. Его вход подключен к выходам выпрямителей датчиков 1-3, минуя орган временной задержки. Этот канал,следовательно,обеспечивает мгновенное срабатывание защиты. Его уставка по первичному току выбирается большей максимального пускового тока защищаемого присоединения (величина превышения определяется коэффициентом отстройки, учитывающим погрешность расчетов и разброс параметров срабатывания устройства). Канал отсечки, таким образом, обеспечивает мгновенное срабатырание защиты при однофазных и междуфазных (симм.етричных и несимметричных) коротких замыканиях.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАШИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕ/VVEHHOrO ТОКА ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И.ПЕРЕГРУЗКИ, содержание два датчика фазных токов, вторичные обмотки которых объединены по схеме неполной звезды и подключены через двухфазный двухполупериодный выпрямитель, зашунтированный первой .рунпой резисторов регулировки уставки, к последовательно соединенным первому диоду, двум резисторам, один из которых затунтирован переключателем, и времязадающему коняенсатору,параллельно которому включены последовательно соединенные исполнительный орган и тиристор, а также датчик тока нулевой последовательности, вторичная обмотка которого, зашунтированная второй группой резисторов регулировки уставки, подключена через однофазный двухполупериодный выпрямитель и токоограничительный резистор к потенциометру, средняя точка которого через последовательно соединенные второй диод, резистор и-газоразрядную лампу подключена к управляющему электроду указанного тиристора, при этом между выводом исполнительного органа и катодом второго диода включен третий диод, отличающееся тем, что, с целью исключения ложных срабатываний при частых включениях электроустановки, введены два дополнительных диода, три дополнительных резистора, RC-цепочка и динистор, причем выходы токоограничительного резистора и двухфазного двухполупериодного выпрямителя объединены и через первый дополнительный диод подключены к RC-цепочке, а первый дополнительный резистор через второй дополнительный диод включен параллельно конденсатору RC-цепочки, зашунтированному вторым дополнительным резистором, а также через динистор и третий дополнительный резистор - параллельно времязадающему конденсатору.

и

: 1/сНовой pewc// /rocлer}i/c/ o8oй