Устройство для защиты от неполнофазных режимов работы трехфазной электрической сети Советский патент 1984 года по МПК H02H5/10 

С5

Изобретение относится к технике релейной защиты и противоаварийной автоматики в электрических установках, в частности к устройствам для защиты подстанций 10/0,4 кВ от неполнофазных режимов работы.

Неполнофазные режимы могут быть вызваны перегоранием предохранителя в одной из фаз электрической сети, обрывом провода, недовключением контактов масляного выключателя или разъединителя. Работа электрических установок в неполнофазном режиме приводит к выходу из строя основного оборудования электрической сети, повреждению электродвигателей и, вследствие этого, к нарущению технологического процесса, что в ряде случаев наносит значительный народнохозяйственный ущерб.

По основному авт. св. № 951538 известно устройство, содержащее установленные по обе стороны от защищаемого объекта датчики контроля режимов, со стороны питания датчик выполнен в виде антенного фильтра напряжения нулевой последовательности (АФННП), со стороны нагрузки - в виде фильтра напряжения обратной последовательности (ФНОП), выход АФННП подключен к первому входному реле исполнительного органа и через размыкающий контакт второго входного реле к земле, выход ФНОП соединен с входом интегрирующего блока, выход интегрирующего блока соединен с входом порогового органа, выход порогового органа соединен с входом второго входного реле исполнительного органа, замыкающий контакт второго входного реле соединен последовательно с замыкающим контактом первого входного реле и обмоткой второго выходного реле исполнительного органа, точка соединения этих контактов через размыкающий контакт первого входного реле соединена С обмоткой второго выходного реле исполнительного органа 1.

Известное устройство характеризуется недостаточной точностью. Оно предназначено для установки на ТП 10/0,4 кВ, где пс принципиальной схеме не существует резервного источника питания. В устройстве в качестве первого входного ре.ле использован полупроводниковый усилитель с реле с последнем каскаде, так как мощность, снимаемая с ЛФННП, составляет 10 и 10 Вт. Для питания полупроводникового реле необходим трехфазный стабилизированный источник питания. При неполнофазном режиме работы со стороны высшего напряжения напряжение па одной из фаз на низшей стороне iiepiioro входного реле может быть полключенс) именно к этой фазе, поэтому первое входное реле вообще не срабатывает.

Таким образам, устройство в 1/3 случаев неправильно выделяет зону повреждения.

Поль изобретения - повышение надежпосги устройства в работе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от неполнофазных режимов работы трехфазной электрической сети выход фильтра напряжения,обратной последовательности подключен к цепи питания первого входного реле через вновь введенные соединенные последовательно элемент задержки, элемент гальванической развязки и стабилизирующий элемент.

Кроме того, введено дополнительное реле, обмотка которого подключена между точкой соединения замыкающих контактов первого и второго входных реле и одним из выводов параллельно соединенных вновь введенного резистора и размыкающего контакта дополнительного реле, другой вывод которых подключен к точке соединения обмоток выходных реле.

На фиг. показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема соединения контактов входного реле и обмоток выходного реле.

Блок-схема устройства состоит из питающей линии 1, .со стороны которой установлен антенный фильтр 2 напряжения нулевой последовательности (АФННП), после объекта 3 контроля со стороны нагрузки 4 установлен фильтр 5 напряжения обратной последовательности (ФНОП). Сигнал с АФННП 2 поступает на входное реле 6 исполнительного органа 7, сигнал с ФНОП 5 через интегрирующий блок 8 и пороговый орган 9 - к второму входному реле 10 и в цепь питания первого входного реле 6 через элемент 11 гальванической развязки и стабилизирующий элемент 12 и элемент 13 задержки. Выход АФННП 2 соединен с землей размыкающим контактом 14 второго входного реле 10.

Контакты реле 6 и 10 включены в цепь питания выходных реле 15 и 16. Как показано на фиг. 2, замыкающий контакт 17 входного реле 10 соединен последовательно с з.амыкающим контактом 18 входного реле 6 и обмоткой 19 выходного реле 15, точка соединения этих контактов через размыкающий контакт 20 входного реле 6 соединена с обмоткой 21 выходного реле 16 и обмоткой третьего реле 22. К объединенной точке соединения обмоток 19 и 21 подключены параллельно соединенные размыкающий контакт 23 третьего реле 22 и резистор 24, вторые выводы которых объединены и подключены к второму выводу обмотки третьего реле 22. Обмотки выходных реле 15 и 16 подключены к линейному напряжению сети со стороны нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

При неполнофазном режиме, вызванном обрывом в объекте 3 контроля, например, вследствие перегорания высоковольтного предохранителя на ТП 10/0.4 кВ, подается сигнал на ФНОП 5, который установлен со

3

стороны 0,4 кВ. Величина этого сигнала зависит от соотношения двигательной и активной нагрузок и, в первую очередь, определяется нагрузкой на валу электродвигателей. В устройстве сигнал с ФНОП 5 интегрируется блоком 8. При достижении величины сигнала на интегрирующем блоке 8 до порога срабатывания порогового органа 9 последний срабатывает, что приводит к срабатыванию входного реле 10. Одновременно сигнал с ФНОП 5 через время, определяе.мое элементом 13 задержки, поступает через элемент 11 гальванической развязки и стабилизирующий элемент 12 в цепь питания входного реле 6. Входное реле 6 представляет собой, например, полупроводниковое реле, питание которого осуществляется по цепи коллектор-эмиттер при подаче входного сигнала на базу транзистора. Так как в данном случае на выходе АФННП 2 нет сигнала, входное реле б не срабатывает, поэтому получает питание только обмотка 21 выходного реле 16 (фиг. 1 и 2). Выходное напряжение с ФНОП 5 в любом случае достаточно для работы входного реле 6 при наличии сигнала на его входе. Минимальное значение напряжения на выходе ФНОП 5 при обрыве фазы и электродвигателей в режиме холостого хода. составляет 0,1 Уд, т-.е. для сетей 0,4-38 В, а мощность 0,5-2 Вт, что вполне достаточно для работы входных реле 6 и 10. Необходимость элемента 1 гальванической развязки вызвана тем, что нельзя непосредственно стабилизировать напряжение на выходе ФНОП 5, так как при таком техническом рещении неправильно функционирует интегрирующий блок 8. Элемент гальванической развязки представляет собой трансформатор. Необходимость элемента стабилизации вызвана тем, что напряжение на выходе ФНОП 5 меняется в щироких пределах. Элемент 13 задержки необходим для исключения срабатывания входного реле 6 при появлении сигнала на выходе ФНОП и АФННП при различных коммутациях. Время задержки элемента 13 должно быть меньше времени достижения значения напряжения на интегрируюш,ем элементе 8 до порогового значения при максимальном сигнале с ФНОП 5.

Срабатывание реле 16 означает неполнофазный режим, вызванный обрывом в объекте контроля. При обрыве провода питающей линии появляется сигнал с АФННП 2 и с ФНОП 5. Сигнал с ФНОП 5 интегрируется блоком 8, при достижении значения срабатывания порогового органа 9 последний срабатывает и входное реле 10 получает питание, что приводит к размыканию контакта 14,а в цепь управления реле 6 поступает сигнал с АФННП 2. Одновременно получает питание с ФНОП 5 цепь питания реле 6. Реле 6 срабатывает. Срабатывание входных реле 6

1117760

и 10 приводит к замыканию контактов 17 и 18 и размыканию контактов 20, вследствие чего получает питания обмотка 19 выходного реле 15. Срабатывание выходного реле означает неполнофазный режим, вызванный обрывом в питающей линии 1.

В устройство дополнительно введено третье реле 22, вследствие чего повыщается надежность устройства в работе. Выходные

цепи устройства подключаются к линейному напряжению сети со стороны нагрузки 4. При неполнофазном режиме это напряжение может быть равным линейному или фазному в зависимости от того, на какой из фаз произощел обрыв. Если бы выходные цепи устройства были подключены к фазному напряжению, то при обрыве фазы, к которой подключено устройство, оно бы вообще не сработало, так как в этом случае напряжение этой фазы равно нулю. Порог срабатывания реле 15 и 16 устанавливается с расчетом на величину фазного напряжения, так как это напряжение имеется при подключении к линейному напряжению всегда, независимо от того, есть обрыв, или нет. Однако, если обрыв не в тех фазах, к которым подключены входные цепи, то через обмотки 19 и 21 реле 15 и 16 будут протекать токи в 3 раза больще, чем номинальные токи этих реле. Поэтому в устройство введено третье реле 22. Порог срабатывания реле 22

выбирается таким образом, чтобы оно срабатывало, когда к нему приложено линейное напряжение. Если к выходным цепям будет приложено линейное напряжение, то сработает третье реле 22, которое, размыкая свой контакт 23, подключает в цепь питания обмоток 19 и 21 реле 15 и 16 резистор 24. Величина резистора 24 выбирается таким образом, чтобы на iieM падение напряжения составило разность между линейным и фазным напряжениями. Величина резистора легко рассчитывается, для этого необходимо знать лишь номинальный ток обмоток реле 15 и 16.

Такое техническое решение возможно и для питания входного реле 6, но при этом

схема усложняется, так как необходимы специальные мероприятия для защиты от неправильного срабатывания входного реле 6. Устройство должно функционировать только при обрыве, однако на выходе АФННП 2 появляется сигнал и при однофазном замыкании на землю, поэтому при наличии питания он неправильно выделяет зону повреждения. На выходе ФНОП 5 сигнал появляется только при обрыве (при замыкании на землю в питающей линии система напряжений со стоРОНЫ нагрузки в сетях с изолированной нейтралью остается симметричной и поэтому при замыкании на землю сигнал на ФНОП 5 на выходе равен нулю):

Исгюльзование ФНОП 5 как источника питания для ЕЗХОДНОГО реле 6 позволяет по сравнению с известным устройством и базовым объектом повысить надежность ycjpoftства в работе, так как работа входных реле не зависит от колебания напряжения источника питания, а также точность выделения зоны обрыва, так как напряжение в цепи

/ ЛВ с7фаг. /

О-4&питания входного реле 6 появляется лишь при обрыве.

Кроме того, надежность предлагаемого устройства повышается обеспечением работоспособности выходных цепей путем применения третьего реле и подключения устройства к линейному напряжению сети.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ по авт. св. № 951538, отличающееся 111 тем, что, с целью повышения надежности в работе, выход фильтра напряжения обратной последовательности подключен к цепи питания первого входного реле через вновь введенные соединенные последовательно элемент задержки, элемент гальванической развязки и стабилизирующий элемент. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введено дополнительное реле, обмотка которого подключена между точкой соединения замыкающих контактов первого и второго входных реле и одним из выводов па раллельно соединенных вновь введенного резистора и размыкающего контакта дополнительного реле, другой вывод которых подключен к точке соединения обмоток выходных реле. сл

/7

76

20

23

Фс/г.2