Устройство для защиты установки с параллельно включенными выпрямителями Советский патент 1985 года по МПК H02H7/125 

СП

о:

00

00 1 Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автоматик и предназначено для. выявления повреждений в установках, содержащих источник питания, работающий на параллельно включенные выпрямители. По основному авт.св. № 1101962 известно устройство для защиты уста новки с параллельно включенными выпрямителями, сод ержащее три транс форматорных функциональных преобразователя тока в напряжение, первичные обмотки первого и второго из которых предназначены для включения соответственно в первый и второй фазные провода питающей сети первог выпрямителя, а вторичные обмотки через узел суммирования сигналов и блок формирования аварийного сигнал подключены к ис-полнительному органу защиты, трансформатор, выпрямительный мост, реагирующий орган, расширитель импульсов, формирователь положительных и отрицательных импульсов, элемент И, RC-цепочку и резистор, а первичная обмотка третье го трансформаторного функционального преобразователя предназначена, для включения в третий фазный провод питающей сети второго выпрямители, при этом узел сп мировання сигналов выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к соединенным последовательно вторичны обмоткам всех трансформаторных функциональных преобразователей,авторич ная обмотка соединена с входом выпрямительного моста, блок формирования аварийного сигнала выполнен в виде расширителя импульсов, выход ко торого является выходом блока формирования аварийного сигнала, а вход соединен с выходом элемента И, первы вход которого через реагирующий орга подключен к выходу выпрямительного моста, а второй вход соединен с RCцепочкой, подключенной к выходу формирователя положительных и отрицательных импульсов, вход которого под ключен к одному из входных полюсов выпрямительного моста, соединенному с его вькодным отрицательным полюсом через резистор QlJ . Недостатком прототипа является не срабатывание его при несимметричных повреждениях на входе (шинах) второг вьтрямителя. 8 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем выявления междуфазных повреждений на входе второго выпрямителя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты установки с параллельно включенными выпрямителями введен четвертый трансформаторный функциональный преобразователь тока в напряжение, а трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, причем первичная обмотка четвертого трансформаторного функционального преобразователя тока в напряжение предназначена для включения в первый фазный провод питающей сети второго выпрямителя, а вторичная обмотка под- ключена между точкой соединения двух разноименных выводов вторичных обмоток первого и второго трансформаторных функциональных преобразователей тока в напряжение и первым выводом дополнительной обмотки трансформатора, второй вывод которой подсоединен к точке соединения одноименного вывода первичной обмотки трансформатора и одного из выводов третьего трансформаторного функционального преобразователя тока в напряжение. I Контролирование тока в первой фазе на входе второго выпрямителя и преобразование в пропорциональное ему напряжение с помощью дополнительно введенного четвертого трансформатора, а также суммирование его с напряжениями, пропорциональными токам в первой и второй фазе на входе первого выпрямителя, позволяет получить и выделить с помощью дополнительно введенной обмотки в суммирующем трансформаторе на его вторичной обмотке сигнал, равный напряжению небаланса при внешних коротких замыканиях на нагрузке. При внутренних повреждениях, в том числе и двухфазных коротких замыканиях на шинах второго выпрямителя, получается напряжение, пропорциональное току повреждения, под воздействием которого производится срабатывание защиты. Благодаря встречному включению первичной и,дополнительной обмоток суммирующего трансформатора, в которых создаются встречно направленные потоки, пропорциональные сумме напряжений втовичных «обмоток четвертого И первого трансформаторов, при нормальных режимах индуцируемое напряжение на вторичной обмотке суммирующего трансформатора равно нулю, а при внешних коротких замыканиях напряжение небаланса, чем исключается ложная работа защиты при нормальных режимах и внешних коротких замыканиях. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема формирования рабочего сигнала при двухфазных коротких замыканиях на входе (на шинах) второго выпрямителя, I Устройство для защиты установки (фиг.1), состоящей из источника 1 питания, работающего через параллел но включенные выпрямители 2 и 3 на общую.нагрузку 4, содержит три тран форматорных преобразователя тока в напряжение (трансреактора) 5, 6 и 7 с магнитопроводами из магнитодиэлект рика, первичные обмотки первого 5 и второго 6 трансреакторов предназначены для включения соответственно в первую и вторую фазу на входе первог выпрямителя 2, первичная обмотка третьего трансреактора 7 предназначена для включения в третью фазу на входе второго выпрямителя 3, трансформатор 8, выпрямительньм мост 9, реагирующий орган 10, элемент И 11, расширитель 12 импульсов, исполнительный блок (выходной) 13, резнетор 14, формирователь-15 положительных и отрицательных импульсов, RC-це почку 1,6, 17, резистивный делитель 18, 19, с помощью которого задается уровейь срабатывания расширителя 12 импульсов, четвертый трансформаторный функциональный преобразователь 20, первичная обмотка которого предназначена для установки в первый фазный провод питающей сети на входе второго выпрямителя 3, а вторичная ,обмотка подключена между точкой 21 соединения двух разноименных выводов вторичных обмоток первого 5 и второго 6 трансреакторов и первым выводом дополнительной обмотки 22 трансформатора 8, второй вывод которой подсоединен к точке 23 соединения одноименного вывода его первичной обмотки и одного из выводов третьего трансреактора 7, причем первичная об мотка трансформатора 8 подключена к соединенным последовательно вторичны обмоткам первого, второго и третьего трансреакторов 5, 6 и 7, а вторичная обмотка соединена с входом выпрямительного моста 9, выход которого через реагирующий орган 10, первый вход элемента И 11, расширитель 12 импульсов подсоединен к исполнительному органу 13, резистор 14 подключен к одному из входных полюсов выпрямительного моста 9 и его выходным отрицательным полюсам и через формирователь 15 положительных и отрицательных импульсов, RC-цепочку 16, 17 соединен с вторым входом элемента И 11. Устройство работает следующим образом. При внешнем коротком замыкании,на нагрузке 4, которое представляет собой симметричное трехфазное короткое замыкание на переменной стороне выпрямителей 2 и 3, сумма токов, протекающих через первичные обмотки трансреакторов 5, 6, 7 и 20, на входе первого 2 и второго 3 вьшрямителей равна нулю. Сумма вторичных напряжений трансреакторов 5, 6 и 7, составляющих первый полукомплект защиты, вьщеляемая на первичной обмотке трансформатора 8, равна напряжению.небаланса трансреакторов 5, 6 и 7. Сумма вторичных напряжений трансреакторов 7, 6, 20, составляющих второй полукомплект защиты, вьщеляемая на дополнительной первичной обмотке 22, равна напряжению небаланса трансреакторов 7, 6, 20. Сигнал, равный сумме напряжений трансреакторов 5 и 20 в этом режиме, поступает на встречно включенные первичную обмотку и дополнительную обмотку 22 трансформатора 8. Результирующий магнитный поток в магнитопроводе трансформатора 8 мал. Выходной сигнал на вторнчной обмотке трансформатора 8 равен напряжению небаланса, зависящего от кратности тока внешнего короткого замыкания, нелинейности и неидентичности характеристики намагничивания трансреакторов 5, 6, 7 и 20. Наибольшее значение напряжение небаланса будет принимать при токе внешнего короткого замыкания на нагрузке, когда трансреакторы 5, 6, 7 и 20 работают за пределами линейного участка характеристик намагничивания их сердечников. В этом случае на вторичной обмотке трансформатора 8 появляется напряжение небаланса, которое имеет утроенную частоту, по сравнению с частотой тока повреждения.

Поэтому длительность выходных импульсов формирователя 15 положительных и отрицательньк импульсов втрое меньше длительности соответствующих импульсов при внутреннем повреждении выпрямителей и на их шинах. Постоянная времени КС-цепи 16, 17 выбираетс таким образом, чтобы в течение длительности положительного импульса на выходе формирователя 15 при напряжеНИИ небаланса конденсатор 17 не успе зарядиться до порога срабатывания расширителя 12, При этом даже в случае срабатьшания реагирующего органа 10, срабатывание расширителя 12 импульсов и исполнительного блока 13 не произойдет, так как а данное врем на один из входов элемента И 11 с выхода RC-цепочки 16, 17 поступает запрещающий сигнал.

При несимметричных повреждениях на входе (на шинах) второго преобразователя, например при двухфазных коротких замыканиях первой и второй фаз на входе второго выпрямителя 3 (фиг, 2 точка К-1), аварийный ток протекает через первичную обмотку трансреактора 20. Под действием напряжения, наводимого в его вторичной обмотке, протекает ток, разветвляющийся в узле 21 по двум ветвям. Ток, протекающий в контуре, составленном из последовательно включенных вторичных обмоток трансреакторов 20, 6, 7 и дополнительной первичной обмотки 22 трансформатора 8, создает в трансформаторе магнитный поток, индуцирует во вторичной его обмотке напряжение, пропорциональное току двухфазного короткого замыкания. Ток, протекающий в контуре, составленном из последовательно включенных вторичных обмоток трансреакторов 20 и 5 и встречно включенных первичной

и дополнительной первичной обмоток . 22 трансформатора 8, создает в трансформаторе 8 встречно направленные магнитные потоки. Поэтому результирующий магнитный поток и .наводимое во вторичной обмотке трансформатора 8 напряжение определяются только током, протекающим в контуре составленном из последовательно включенных вторичных обмоток трансреакторов 20, 6, 7 и дополнительной первичной обмотки 22 трансформатора 8. Под действием напряжения на вторичной обмотке суммирующего трансформатора 8 срабатывает реагирующий орган 10 и формирователь 15 положительных и отрицательных прямоугольных импульсов. Так как частота напряжения при двухфазном коротком йамыкании равна частоте основной гармошической составляющей напряжения источника питания, то при данной длительности положительных сигналов на выходе формирователя 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов конденсатор успевает зарядиться до порога срабатывания расширителя 12. При совпадении двух сигналов на первом и втором входе элемента И 11 происходит срабатывание расширителя 12 ц, выходного блока 13. Аналогично происходит срабатыв.ание защиты при всех двухфазных и трехфазных коротких замыканиях на входе первого и второго выпрямителей

Таким образом, выявление междуфазных коротких замыканий на входе (на шинах) второго выпрямителя обеспчивается введением четвертого трансреактора в первую фазу на входе второго .выпрямителя и дополнительной обмотки в суммирующий трансформатор, включенньми соответствующим образом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ УСТАНОВКИ С ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫ Ш ВЫПРЯМИТЕЛЯШ по авт.св. № 1101.962, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введен четвертый трансчюрматорный функциональный преобразователь тока в напряжение, а трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, причем первичная обмотка четвертого трансформаторного функционального преобразователя тока в напряжение предназначена для включения в первый фазный провод питающей сети второго выпрямителя,- а вторичная обмотка подключена между точкой соединения двух разноименных выводов вторичных обмоток первого и второго трансформаторных функциональных преобразователей тока в напряжение и первым вьшодом дополнительной обмотки трансформатора, второй вывод которой подсоединен к точке соединения одноименного вывода первичной обмотки трансформатора и одного из выводов третьего трансформаторного (Л функционального преобразователя тока в напряжение.