Трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий Советский патент 1984 года по МПК H01H33/44 

и второй диод - с вторыми выводами первого конденсатора и стабилитрона и с первыми выводами кнопки управления, четвертого резистора, второго конденсатора, с первым контрольным входом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки управления, через пятый резистор - с коллектором первого транзистора и управляю1цим электродом тиристора, через третий

диод - с точкой соединения первого диода и второго резистора, первый выходной электрод тиристора соединен с второй выходной шиной, вторыми вьгоодами четвертого резистора и второго конденсатора, а второй выходной электрод- с коллектором второго транзистора, эммитер которого через шестой резистор подключен к коллектору первого транзистора.

1. ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР С ЗА1ЦИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включения и отключения, обмотки про.межуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения - с шинами управления, второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкаюрдие контакты реле тока-, которые включены параллельно - с шиной источника питания, замыкающий контакт исполнительного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключения одного из силовых выключателей и шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повьпнения надежности, в него введены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствуюпр1М фазам сети, а вторичные обмотки - к управляющем входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтиро(Л ваны замыкающими контактами промежуточного реле, а замыкаюиц-1е контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключения второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питания. 2. Коммутатор по п.1, отлиьо чающийся тем, что каждый о канап зацр-1ты выполнен на первом и N(ik втором транзисторах, тиристоре, 1чЭ диодном мосте, стабт титроне, трех диодах, кнопке управления, двух конденсаторах и шести резисторах,при этом входы диодного моста соединены с управляющими входами канала защиты, первьй выход диодного моста сое динен с эмиттерами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабилитрона, второй выход через первьй резистор - с базой первого транзистора, через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор

Изобретение относится к средства автоматики и релейной защиты в системах электроснабжения и может быть использовано, в частности, в качест коммутатора силовых электрических цепей перемеиного тока. Известен треза|)азный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий канал защиты и в калздой фа зе силовой выключатель и датчик тока С1 J. Недостатком данного коммутатора являются ограниченные энергетически возможности. Известен также трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержа1ций первый канал защиты к выходным шинам которого подключен обмотка исполнительного реле, проме жуточное реле и в каяфхой фазе силов выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электр магнитов в спючения и отключения,обмотки промежуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения с 1оинами управления, второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкаю1цие контакты реле тока, которые включены параллельно, - с шиной источника питания, замыкаюощй контакт исполнительного реле включе между вторьи вьшодом катушки электромагнита отключения одного из силовых выключателей и пнной источ1шка питания. Коммутатор обеспечивает коммутадаю высоковольтных электрических цепей (до 500 кВ) и защиту от коротких замыканий в цепи нагрузки с помощью релейной схемы канала защиты 1,2 j. Недостатком известного устройства является быстрый износ контактов силового выключателя из-за электрической дуги, возникающей между контактами при размыкании, что приводит к снижению надежности работы коммутатора Цель изобретения - повьш1ение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключеиы к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включения и отключения, обмотки промежуточного реле соединены с общей шиной, вторые вьшоды катушек электромагнитов включения - с шинами ущ авления, второй вывод обмотки щ жежуточ«ого реле через замыкающие контакты реле тока, которые включены параллельно, - с шиной источника питания, замыкающий контакт исполнительного реле вк вочен между вторым ВЁШодом катушки электромагнита отключения одного из силовых в лслючателей и шиной источника питания, введены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствующим фазам сети, а вторичные обмотки - к управляю1(им входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтированы замыкающими контактами промежуточного/реле, а эамыкаияцие контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключения второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питания. Кроме того, каждь й канал защиты выполнен на первом и втором транзис торах, тиристоре, диодном мосте, стабилитроне, трех диодах, кнопке управления, двух конденсаторах и ше ти резисторах, при этом входы диодного моста соединены с управляющими входами канала защиты, первый выход диодного моста соединен с эми терами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабили рона, второй выход через первый резистсч) - с базой первого транзистор через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор и второй диод - с вторыки выводами первого конденсатора и стабилитрона и с пер выми выводами кнопки управления, четвертого резистора, второго конденсатора, с первым контрольньм вхо дом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки управления, через пя тый резистор - с коллектором первог транзистора и управляющим электродо тиристора, через третий диод - с точкой соединения первого диода и второго резистора, первьй выходной электрод тиристора соединен с второ выходной шиной, вторыми выводами че вертого резистора и второго конденсатора, а второй выходной электрод с коллектором второго транзистора, эмиттер которого через шестой резис тор подключен к коллектору первого транзистора. На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого трехфазного коммутатора с защитой от коротких замыканий. Устройство содержит в калдой фазе А, ТВ и С силовой выключатель 1, катушки 2 и 3 электромагнитов включения и отключения соответственно, датчик 4 тока в виде трансформатора тока, реле 5, канал 6 защиты, исполнительное реле 7. Общими элементами для всех фаз являются промежуточное реле 8, трехфазньй трансформатор 9, шина источника 10 питания, силовой трансформатор 11. Каждый канал 6 защиты содержит первый 12 и второй 13 транзисторы, тиристор 14, диодньй мост 15, стабилитрон 16, первый 17,второй 18 и третий 19 диоды, кнопку 20 управления, первый 21 и второй 22 конденсаторы, первый 23, второй 24,третий 25, четвертый 26, пятый 27 и шестой 28 резисторы. Первые выводы катушек 2 и 3 электромагнитов включения и отключения силовых выключателей 1, первый вывод обмотки гфомежуточного реле 8 подключены к общей шине. Вторые выводы катушек 2 электромагнитов включения соединены с шинами управления. Выходы датчиков 4 тока подключены к обмоткам реле 5 тока, замыкающие с 4 контакты 5.1 которых включены параллельно между шиной источника 10 питания и вторым выводом промежуточного реле 8, замыкакнцие контакты 8.1-8.3 которого подключены параллельно контрольным входам соответств ощих каналов 6 защиты. Обмотки исполнительных реле 7 подключены,к выходным шинам каналов защиты, а их замыкающие контакты 7.1 - меяду соответствующиьш вторыми выводами катушек 3 электромагнитов отключения и пшной источника 10 питания. Первичные обмотки трехфазного трансформатора 9 подключены к соответствующим фазам Ьети, а его вторичные обмотки - к управляющим входам каналов 6 защиты. В каждом канале 6 защиты входы диодного моста 15 подключены к управляющим входам, первый выход моста 15 соединен с эмиттерами транзисторов 12 и 13 и первыми вьшодами первого конденсатора 21 и-стабилитрона 16, второй выход моста 15 через первый резистор 23 с базой первого транзистора 12, через первый диод 17 и второй резистор 24 - с базой второго транзистора 13, через

третий резистор 25 и второй диод 18 с вторыми выводами первого конденсатора 21 и стабилитрона 16, первыми выводами кнопки 20 управления, четвертого резистора 26, второго конденсатора 22, первым контрольным входом и первой выходной шиной. Второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки 20 управления,через пятый резистор 27 - с коллектором первого транзистора 12 и управляющим электродом тиристора 14, через третий диод 19 - с точкой соединение первого диода 17 и второго резисто-; ра 24. Анод тиристора соединен с второй выходной шиной и вторьми вьгаодами четвертого резистора 26 и второго конденсатора 22, а катод - с коллектором второго транзистора 13, эмиттер которого через шестой резистор 28 подключен к коллектору первого транзистора 12.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала на катушки 2 электромагнитов включения контакты силового выключателя 1 замыкаются. Высокое напряжение с силового трансформатора 11 поступает в трехфазную силовую электросеть ABC. При отсутствии коротких замыканий в фазах электросети обмотки реле 5 тока, промежуточного реле 8 и исполнительного реле 7 обесточены и их контакты разомкнуты. На входы диодного моста 15 соответствующего канала 6 защиты, например, фазы А поступает переменное напряжение синусоидальной формы с одной из обмоток трехфазного трансформатора 9. Транзисторы 12 и 13 запираются в моменты нулевого значения пульсирующего напряжения, поступающего с выхода диодного моста 15. Поскольку разомкнуты контакты 8.1-8.3 реле и кнопка 20 управления, ток в управляющий электрод тиристора 14 не поступает, и тиристор заперт, что обеспечивает его выключенное состояние.

В случае возникновения короткого замыкания в одной из фаз, например в фазе А, на общую шинуувеличивается ток на соответствующем датчике 4 тока, срабатывает реле 5 тока, связанное с данным датчиком тока, замыкаются контакты 5.1,включается промежуточное реле 8, замыкаются контакты 8.1-8.3, шунтируются накоротко контрольные входы всех каналов 6 защиты. На управляющий электрод тиристора 14 через резистор 27 и на базу транзистора 13 через диод 19 и резистор 24 поступает отпирающее напряже5 ние.

Однако тиристор 14 открывается только в момент нулевого значения пульсирующего напряжения, когда транзистор 12 закрывается. После

0 отпирания тиристора 14 на обмотку исполнительного реле 7 подается питающее напряжение. При помощи конденсатора 22 и резистора 26 осуществляется задержка времени сраба5 тывания реле до следующего нулевого значения пульсирующего напряжения. После срабатывания реле контакт 7.1 замыкается и на катушку 3 электромагнита отключения фазы А подает0 ся напряжение от шины источника 10 питания. Контакт силового выключателя 1 фазы А размыкается, и его состояние фиксируется защелкой катушки 3 электромагнита отключения.

5 Таким образом, размыкание контакта силового выключателя 1 происходит практически через несколько периодов сетевого напряжения (из-за инерционности механических элемен0 тов), но точно в момент прохождения Фазного напряжения через нулевое значение .

Аналогично размыкаются контакты силовых выключателей 1 фаз В и С с

- той лишь разницей, что их размыкание происходит в моменты перехода через нулевые значения напряжений фаз В и С соответственно, что обеспечивается фазовым сдвигом управQ ляющих напряжений, снимаемых с соответствующих вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9, на управляющие входы каналов 6 защиты фаз В и С.

Кнопка 20 управления в каналах 6 защиты служит для ручного отключения силового выключателя 1 с целью устранения причин короткого замьшания в сети. При ее включении устройство работает как и при замыкании

контактов промежуточного реле 8. При размыкан ш кнопки 20 транзистор 13 остается открытым до нулевого значения пульсирующего напряжения, после 5 чего тиристор 14 запирается. Исполнительное реле 7 обесточивается, его контакт 7.1 размыкается, снимая сигнал с катушки 3 электромагнита отключеияя. Кнопки 20 каналов б эаар1ты управляются общей системой/

Стабилитрон 16 и конденсатор 21 обеспечивают стабилизацию и crneaof ванне пульсащ1й выпрямленного напряжёния, питающего канал 6 защиты, что повышает точность срабатывания исполнительных реле 7 и, соответственно точность выключения контактов силовек выключателей 1..

Ирк коротких замлсаниях и пере грузках по току в фазах В и С я меяду любМ4и фазами устройство- работает аналогично.

Использование изобретения по сравнению с известным устройством позволяет повысить надежность работы за счет предотвращения электрической дуги, вызывающей износ контактов силового выкгаочателя, срок службы силового выключателя примерно в 20 раз и уменьшить помехи при коммутащ1И.,

Изобретение планируется использовать при защите силового трансформатора, работающего при напряжении до 500 кВ и токе 2 кА в энергосистемах.