Устройство для защиты установки с параллельно включенными выпрямителями Советский патент 1984 года по МПК H02H7/125 

f11 Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автоматике и предназначено для выявления повреждений в установках, содержащих источник питания, работающий на параллельно включенные выпрямители. Известно устройство для дифференциальной защиты установки, состоящей из источника питания и преобразоватезя, содержащее защитные трансформаторы тока, многофазный выпрямитель и датчи постоянного тока, имеющий сердечник с прямоугольной характеристикой намагни чивания 1 . Недостатком устройства является низкая селективность при внешних коротких замыканиях ввиду того, что в дифференциальной цепи возникает большой ток небаланса, обусловленный искажением формы токов плеч защиты вследствие насыщения магнитопроводов трансформаторов тока под действием апериодической составляющей первичного тока и большой вторичной нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты устано ки с параллельно включенными вьтрямителями, содержащее три трансформаторных функциональных преобразователя тока в напряжение, первичные обмотки первого и второго из которых предназначены для включения соответственн в первый и второй фазные провода питающей сети первого выпрямителя, а втр ричные обмотки через узел суммирования сигналов и блок формирования аварийного сигнала подключены к исполнитель- . ному органу защиты 2. Недостатком известного устройства яв ляется низкая селективность при внешних коротких замыканиях и искажениях формы вторичного сигнала вследствие насьщения магнитопроводов трансформаторных функциональных преобразователе сопровождающихся болыпими токами неба ланса. Цель изобретения - повьшение селек тивности в переходных режимах внешних коротких- замыканий. Для достижения этой цели в устройс во для защиты установки с параллельно включенными выпрямителями, содержащее три трансформаторных функциональных преобразователя тока в напряжение, пе вичные обмотки первого.и второго из к торых предназначены для включения соответственно в первый и второй фазные провода питающей сети первого выпрями теля, а вторичные обмотки через узел 22 суммирования сигналов и блок формирования аварийного сигнала подключены к исполнительному органу защиты, ввеены трансформатор, выпрямительньй MOCT, реагирующий орган, расширитель импульсов, формирователь положительных и отрицательных импульсов, элемент И, RC-депочка и резистор, а первичная обмотка третьего трансфорг маторного функционального преобразователя предназначена для включения в третий фазный провод питающей сети второго выпрямителя, при этом узел суммирования сигналов вьтолнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к соединенным последовательно вторичным обмоткам всех трансформаторных функциональных преобразователей, а вторичная обмотка соединена с входом выпрямительного моста, блок формирования аварийного сигнала вьтолнен в виде расширителя импульсов, выход которого является выходом блока формирования аварийного сигнала, а вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого через реагирующий орган подключен к выходу вьшрямительного моста, а второй вход соединен с RC-цепочкой, подключенной к выходу формирователя положительных и отрицательных импульсов, вход которого подключен к одному из входных полюсов вьшрямительного моста, соединенному с его выходным отрицательным полюсом через резистор. На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - кривые мгновенных значений напряжений небаланса при внешних к.з. с максимальной апериодической составляющей , Устройство для защиты установки, состоящей из источника 1 питания, работающего через параллельно включенные выпрямители 2 и 3 на общую нагрузку , содержит три трансформаторньк функциональных преобразователя (трансреактора) 5-7 с магнитопроводами из магнитодиэлектрика, первьй 5 и второй 6 трансреакторы установлены в первую и вторую фазу на входе первого вьшрямителя 2, третий трансреактор 7 установлен в третью фазу на входе второго выпрямителя 3, их вторичные обмотки соединены последовательно, а общие выводы подключены к узлу 8 суммирования сигналов, содержащему выпрямительный мост 9, к вы31ходу которого подключен реагирующий орган 10, который через один из входов элемента И 11, расширитель 12 импульсов, подсоединен к исполнительному органу 13, причем выпрямительный мост 9 через резистор 14, подсоединенный между одним из его входов и отрицательным полюсом, подключен к формирователю 15 положительных и отрицательных импульсов, выход последнего через RC-цепочку 16 и 17 подсое динен к другому входу элемента И 11i Так как при внешних коротких замык ниях первичные токи содержат большие апериодические слагающие, а внутренние повреждения характеризуются однополярным током и синусоидальным с апе риодической слагающей, в устройстве целесообразно применять трансформатор ные функциональные преобразователи токов в напряжение с сердечниками из магнитодиэлектрика. При этом обеспечиваются идентичность характеристик ветвей намагничивания преобразователей, незначительные погрешности мгновенньк значений напряжений на выходе каждого из преобразователей и малые угловые погрешности по переходу тока через нуль, даже при работе преобразователей за пределами линейного участка характеристик намагничивания сердечников. Уставка срабатывания реагирующего органа 10 выбирается из условия отстройки от напряжений небаланса, имею щих место при работе трансформаторных преобразователей 5-7 в пределах линейного участка характеристик намагничивания и обусловленных их не- идентичностью (аддитивными и мультипликативными погрешностями характерис тик вход-выход трансформаторных преобразователей 5-7). Уставка срабатыва ния формирователя положительных и отрицательных импульсов выбирается минимально возможной, чтобы исключить погрешности в определении длител ностей положительных полуволн напряжения на резисторе 14 блока 9 формирования рабочего сигнала. I Устройство работает следующим обра зом. Если трансреакторы работают на линейных участках характеристик намагни чивания их сердечников, то при внешнем коротком замыкании, на выходе бло ка 8 появляется напряжение небаланса с частотой, равной частоте источника 624 1 питания, которое обусловлено неидентичностью характеристик намагничивания трансформаторт1ых преобразователей 5-7. Формирователь 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов срабатывает в моменты переходов напряжения небаланса через нуль. Сформированный таким образом положительньм импульс на его выходе, по длительности равный половине периода напряжения, поступающего на его вход, подается на RC -цепочку 16 и 17, конденсатор 17 которой через резистор 16 успевает зарядиться до порога срабатывания расширителя 12, определяемого резистивным делителем 18 и 19. Так как уставка срабатывания реагирующего органа отстраивается от максимального значения напряжения небаланса, имеющего место на линейном участке характеристик намагничивания трансреакторов 5-7, то реагирующий орган 10 находится в области отрицательного ограничения (в несработанном состоянии) и через один из входов элемента И 11 осуществляет запрет -на срабатывание защиты. При возникновении внутреннего повреждения выпрямителей на выходе блока 8 появляется сигнал, приводящий к срабатыванию реагирующего органа 10 и формирователя 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов. Так как частота рабочего сигнала при внутреннем повреждении остается равной частоте основной гармонической составляющей напряжения источника питания, то при данной длительности положительных сигналов на выходе формирователя 15 прямоугольных положительньЕх и отрицательных импульсов конденсатор 17 успевает зарядиться до порога срабатывания расширителя 12. При совпадении двух сигналов на первом и втором входе элемента И 11 происходит срабатывание расширителя 12 и исполнительного блока 13. Если преобразователи 5-7 работают за пределами линейного участка характеристик намагничивания их сердечников, то при внешнем коротком замыкании, которое представляет собой трехфазное симметричное короткое замыкание на стороне переменного тока, на выходе блока 8 появляется напряжение небаланса, которое имеет утроенную частоту по сравнению с частотой тока повреждения. Появление напряжения небаланса утроенной частоты в переходном режиме с большими апериодическими составляющими (фиг.2а) обусловлено наличием погрешностей у трансреакторов 5-7 и сдвигом максимумов

(фиг.26)

, UB . с

выкодньк напряжений U

преобразователей 5-7 на одну треть периода. Так, в момент времени t (фиг.2в) напряжение небаланса достигает максимума, так как преобразова- О тель фазы А в этот момент работает практически без погрешностей, а преобразователи фазы В и фазы С имеют максимальные токовые погрешности. Ввиду того, что положительные максимумы 15 несинусоидальньпс напряжений U,(Jg,Uc Сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода основной составляющей напряжения источника питания, напряжение небаланса трг-шды за период20 достигает положительных максимумов. Аналогично происходит формирование отрицательных максимумов напряжения небаланса

Поэтому в данном аварийном режиме 25 длительность выходных импульсов формирователя 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов втрое меньше длительности соответствукяцих импульсов при внутреннем повреждении зо выпрямителей. Постоянная времени РСцепи (16,17) выбирается таким образом, чтобы в течение длительности положительного импульса на выходе формирователя 15 при напряжении небаланса 5 конденсатор 17 не успел зарядиться

до порога срабатывания расширителя 12. При этом, даже в случае срабатывания реагирующего органа 10, срабатывания расширителя 12 импульсов и выходного органа 13 не произойдет, так как в данное время на один из входов логи-; ческого элемента И 11 с выхода RC -цепочки 16 и 17 поступает запрещающий сигнал.

При трехфазных коротких замыканиях на входе, например, вьтрямителя 2, блокирование защиты не происходит ввиду того, что аварийные токи протекают только через трансреакторы 5 и 6. На выходе вьшрямительного моста 9 появляется напряжение, под действием которого срабатьшает реагирующий орган 10, а RC -цепочка 16 и 17 заряжается до напряжения срабатывания расширителя 12, который при совпадении сигна-ов лов на двух входах логического элемента И 1 1 срабатьгеает, так как длительность положительных импульсов с формирователя 15 равна половине периода напряжения с частотой основной гармонической составляющей. Аналогично, защита срабатывает при симметричных коротких замыканиях на входе выпрямителя 3.

Таким образом, высокая селективность устройства при внешних коротких замыканиях достигается установкой третьего трансреактора в третью фазу на входе второго вьтрямителя и вновь введенными в него элементами, включенными соответствующим образом.

tsJ

-« br«Н Ы 0bsl

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРТЫ УСТАНОВКИ С ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ, содержащее три трансформаторных функциональных преобразователя тока в напряжение, первичные обмотки первого и второго из которых предназначены для включения соответственно в первый и второй фазные провода питающей сети первого вьтрямителя, а вторичные обмотки через узел суммирования сигналов и блок формирования аварийного сигнала подключены к исполнительному органу защиты, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения селективности в переходных режимах внешних коротких замыканий, в него введены трансформатор, выпрямительный мост, реагиругаций орган, расщиритёль импуль сов, формирователь положительных и отрицательных импульсов, элемент И, RC-цепочка и резистор, а первичная обмотка третьего трансформаторного функционального преобразователя предназначена для включения в третий фазный провод питающей сети второго вьшрямителя, при этом узел суммирования сигналов выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к соединенным последовательно вторичным обмоткам всех трансформаторных функциональных преобразователей, а вторичная обмотка соединена с входом вьтрямительного моста, блок формирования аварийного i сигнала вьтолнен в виде расширителя импульсов, выход которого является выходом блока формирования аварийного сигнала, а вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого через реагирующий орган подключен к выходу выпряю тельного моста, а второй вход соединен с RC -цепочкой, подключенной к выходу формироват еля положительных и отрицательных импульсов, вход которого подключен к од СО О5 ному из входных полюсов выпрямительного моста, соединенному с его выходtsO ным отрицательным полюсом через резистор.