Устройство для регистрации тока в высоковольтном оборудовании при коротких замыканиях Советский патент 1985 года по МПК H02H3/08 

Изобретение откосится к электро технике и предназначено д,пя регистрации тока силовых трансформаторов или другого высоковольтного оборудования при внешних коротких замыканиях. Известны устройства, регистрирующие количество превышений контролируемым током установленного уровня а также количество превышений длитепьностью протекания сверхтока перегрузки установленного интервала времени. Указанная хараистеристика относится к контрольным приборам для силового трансформатора фирмы Вестингауз l j. Недостаток устройств - низкая точность. Наиболее близким техническим реше нием является устройство для регистрации тока в высоковольтном оборудовании при коротких замьжаниях, содержащее .четыре тиристора, между управляющим электродом и анодом каждого из которых включен магнитоуправ ляемый электрический контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым вьгоодом трансорфматора тока аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу ИСточника питания, к катоду первого тиристора подключен один вывод перво го счетчика импульсов, к катодам .второго, третьего и четвертого тиристоров подключены эмиттеры первого второго, третьего транзисторов соответственно, коллектор первого, вто рого и третьего транзисторов соединен с одним из выводов второго, третьего и четвертого счетчиков им пульсов соответственно, другие выводы которых и вывод первого счетчика , при этом отрицательный полюс источника питания подключен к первому выводу ключевого злемента другой вьшод которого подключен через пусковой магнитоуправляем1.|й электрический контакт к положительному полюсу источника питания 21. Известное устройство имеет гдазкую точность. Цель изобретения - повьпиение точ ности измерения. Поставленная цель достигается те что в устройство для регистрации то ка в высоковольтном оборудовании пр коротких замыканиях, содержащее чет ре тиристора, между управляюпдам эле тродом и анодом каждого из которых включен магнитоуправляемый электрическш контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым выводом трансформатора тока, аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу источника питания , к катоду первого тиристора подключен один вывод первого с 1етчика импульсов, к катодам второго, третьего и четвертого тиристоров подключены эмиттеры первого, второго и третьего транзисторов соответственно, коллекторы первого, второго и третьего транзисторов соединены с од1юми из выводов второго, третьего и четвертого счетчиков импульсов соответственно, другие выводы которых и вывод первого счетчика объединены, при этом отрицательный полюс источника питания подклЕочен к первому выводу ключевого элемента, другой вывод которого подключен через пусковой магнитоуправляемый электрически контакт к положительному полюсу источника питания,в него введены согласующий элемент,первый вывод которого через выпрямитель подключен к первому выводу дифференциатора, второй вывод которого подключен к первому выводу усилителя-ограничителя, второй вывод которого соединен с объединенными выводами счетчиков, третий вывод дифференциатора, третий вывод усилителя-ограничителя и третий вывод прерывателя подключены и третьему выводу ключевого элемента, а четвертый вывод усилителя-ограничителя и четвертый вывод дифференциатора подключены к плк)совому полюсу источника питания, причем второй вывод соленоида связан с вторым выводом согласующего элемента, третий вывод которого подключен к второму выводу трансформатора тока, базы первого, второго и третьего транзисторов подключены к катодам первого, второго и третьего диодов соответственно, при этом аноды каждого из упомянутых диодов подключены соответственно к катодам первого, второго и третьего тиристоров . На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит трансформатор 1 тока контролируемого присоединения1 соленоид 2, тиристоры 3 измерительных цепей, магнитоуправляемые электрические контакты 4, счет31чики 5 импульсов, транзисторы 6, клю чевой элемент 7, источник 8 питания, пусковой магнитоуправляемый электрический контакт 9, прерыватель 10, согласующий элемент I1 и формирователь 12 импульсов, состоящий из выпрямителя 13, дифференциатора 1А и усилителя-ограничителя 15 диодов. Дифференциатор 14 и усилитель-ограни читель 15. выполнены с использованием усилителей. Прерыватель 10 может быть выполнен в виде транзисторного ключа либо электромагнитного реле. Устройство имеет несколько измери т,ельных цепей ,с раэличньши токовыми уставками, каждая из которых состоит из тиристора 3, между управляющим электродом и анодом которого включен магнитоуправляемый электрический контакт А, помещенный в магшстное по ле соленоида 2, соединенного последовательно с вторичной обмоткой тран сформатора тока присоединения, ано ды тиристоров 3 объединены и подключены к положительному полюсу источЩ1ка 8 питания, к катоду тиристора 3 измерительной цепи с наибольшей токовой уставкой подключен счетчик 5 импульсов, а к катодам тиристоров . 3 остальных измерительных цепей счетчи ка 5 подключены через транзистор 6, базы которых через диод 16 соединены с катодом тиристора 3 смежной измерительной цепи с большой токовой уставкой, вторые вьшоды счетчиков 5 измерительных цепей объединены и через прерыватель 10 и ключевой элемент 7 подключены к отрицательному полюсу источника 8 питания. Ютючевой элемент 7 выполнен с задержкой на возврат и его управляющий вход подключен к источнику 8 питания через пусковой магнитоуправляемый электрический контакт 9, помещенный в магнитное поле соленоида 2, согласующий элемент 11, выполненный в виде шунта (или трансформатора тока ), и включен последовательно с соленоидом 2. Формирователь 12 импульсов, синхронизированных с амплитудами контролируемого тока, состоит из последовательно соединенных выпрямителя 13, дифференциатора 14 и усилителя-ограничителя 15, Выход согласующего элемен та 11 соединен с входом формирователя импульсов, вход питания которого 64 через ключевой элемент 7 ПОДК.ПЮПО к источнику 8. Устройство работает следяощим образом. В нo fflнaльнoм режиме работы контролируемого присоединения пусковой 9 и измерительные 4 магнитоуправляемые контакты paзo гкнyты, а ключевым элементом 7 источник 8 питания отключен от схемы устройства. При возникновении внешнего короткого з-амыкания резко -возрастает значение тока во вторичной обмотке трансформатора 1 тока контролируемого присоединения и, следовательно, возрастет ток . в цепи соленоида 2. Напряженность магнитного поля соленоида 2 оказывается достаточньШ для срабатывания пускового 9 и одного илн нескольких измерительных 4 магнитоуправляемых контактов. Срабатывание магнитоуправляемых контактов происходит на восходящей ветви в каждом полупериоде тока короткого замыкания в последовательности, определяемой их токовыми уставками срабатывания. Размыкаются контакты ifa спадаюпщх ветвях полупериодов тока. Срабатьшание пускового магнитоуправляемого .контакта 9, имеющего наименьшую уставку срабатьшания, опережает замыкание измерительных контактов 4. Первое срабатывание пускового контакта 9, В1шюченного в цепь управления ключевого элемента 7, приведет к срабатыванию ключевого элемента 7, который подклювит ИСТОЧШ1К 8 питания к входу питания формирователя 12 импульсов. Задержка на возврат, имеющаяся в ключевом элементе 7, обеспечивает постоянное подключение им источника 8 питания к питающему входу формирователя 12 импульсов на все время короткого замыкания при срабатываниях пускового магнитоуправляемого контакта 9 с частотой контролируемого тока. К измерительным цепям устройства источник 8 питания подключается, прерывателем 10, срабатывающ11м от управляюпщх импульсов формирователя 12, который в свою очередь управляется контролируеьмм током посредством согласующего элемента I1, включенного в цепь контролируемого тока. При коротком замыкании напряжение, снимаемое с выхода согласующего элемента II, по фазе и форме совпадающее с контролируемым током, подводи ся к входу выпрямителя 13. С выход вьшрямителя 13 напряжение подводитс на вход дифференциатора 14, на выхо де которого сигналы принимают вид разнополярных импульсов, переходы через нулевые значения которых совп дают с максимумами и нулями тока ко роткого замыкания, С выхода дифферен циатора 14 напряжение подводится на вход усилителя-ограничителя 15, н выходе которого напряжение имеет вид однополярных прямоугольных импульсов Выход усилителя-ограничителя является выходом формирователя 12 импуль сов. Передние фронты полученных на выходе формирователя прямоугольных импульсов совпадают с амгшитудами тока короткого замыкания, а задние фронты совпадают с мoмeнтa и перехода тока через нуль. Прямоугольные импульсы, синхронизированные с ампли тудами и нулями тока короткого замыкания , получаемые на выходе форми- -- - - ропателя 12 импульсов управляют прерывателем 10. Срабатывание лрерывате ля 10 от управляющих импульсов форми рователя 12 обеспечивает импульсное питание измерительных цепей устройства, синхронизированное с амплитуда ми контролируемого тока, В первом полупериоде короткого замыкания при достижении током наибольшего мгновен ного значения к измерительным цепям прерывателем 10 подключается нст.очник 8 питания. При этом откроются тиристоры 3 тех измерительных цепей, у которых к моменту подключения источника впитания ока гсутся замкнутые измерительные магнитоуправляемые электрические контакты 4. Транзисторный ключ 6 откроется только D одной измерительной цепи, с наибольшей уставкой срабатывания из числа измерительных цепей с открывшимися тиристорами, так как к базам и эмиттерам остальных транзисторных ключей б подведены равные потенциалы. Открывшийся транзисторньй ключ 6 замкнет цепь питания для счетчика 5 измерительной цепи с наибольшей уставкой срабатывания из числа сработавших измерительных цепей устройства и счетчик 5 сработает. 06 Сработавший счетчик измерительной цепи регистрирует результат дискретной оценки амплитудного значения первого полупериода тока короткого замыкания. Уровень амплитуды тока определяется по известной уставке сработавшей измерительной цепи. На спадающей ветви тока полупериода магнитоуправляемые электрические контакты 9 и 4 разомкнутся,, а при переходе тока через нулевые значения прерывателем 10 источник 8 питания отключится от измерительных цепей, Однако, выход ключевого элемента 7, из-за и eющeй-« , J С fliJClUmCW ся задержки на возврат, останется в замкнутом состоянии, продолжая обеспечивать питанием фopIvШpoвaтeль 1 2 импульсов, хотя пусковой контакт 9 кратковременно (до наступления вто рого полупериода тока) оказывается разомкнутым. С отключением измерительных цепей от источника 8 питания ранее открывшиеся тиристоры 3 нескольких измерительных цепей за- i ju s-iici J d- кроются, и измерительные цепи устройства возвра щаются в исходное состояние. Дискретная оценка и регистрация значений амплитуд последующих полупериодов короткого замьпсания произ одится в последовательности, при веденной для первой полуволны короткого замыкания. После отключения внешнего короткого замыкания значение контролируемого тока снизится до уровня номинального тока нагрузки, при этом разомкнутся измерительные 4 и пусковой магкитоуправляемый электрические контакты 9, в обесточенных измерительных цепях закроются тиристоры 3, закроются транзисторнь,е 6 и измерительные цепи устроиства вернутся в исходное состояние, Останется подключенным к схеме лишь сточник 8 питания на короткое время, бусловленное временем задержки на озврат ключевого элемента 7. По истеении .времени задержки на возврат лючевым элементом 7 откл очится от хемь источник 8 питания и устройсто вернется в исходное состояние. Число срабатываний счетчика импульов измерительной цепи устройства, читьшаемое с его цифрового табло, оответствует количеству полупериодов ока короткого замыкання, прошедшего о токоведущим частям контролируемоо оборудования с амплитудой равной ли превьшгающей уставку срабатывания той измерительной цепи. Длительность

протекания тока короткого замыкания на соответствующем уровне тока определяется умножением числа срабатываний счетчика.

1157606

Таким образом, повышение точности измерения достигнуто путем учета быстро затухающей аппериодической составляющей тока короткого замыкайия.

УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕГИСТРАЦИИ ТОКА Б ВЫСОКОВОЛЬТНОМ ОБОРУДОВАНИИ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ, содержащее четыре тиристора, между управляющим электродом и анодом каждого из которых включен магнитоуправляег-1ый электрический контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым выводом трансформатора тока, аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, к катоду первого тиристора подключен один вывод первого счетчика импульсов, к катодам второго, третьего и .четвертого тиристоров подключены эмиттеры перво.го, второго и третьего транзисторов соответственно, коллекторы первого, второго и третьего транзисторов. соединены соответственно с одними из выводов второго, третьего и четвертого счетчиков импульсов, другие выводы которых и вывод первого счетчика объединень, при этом отрицательный полюс-источника питания подключен к первому выводу ключевого элемента, другой вьгоод которого подключен через пусковой магнитоуправляемый электрический контакт к положительному полюсу источника питания, о т личающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введеш 1 согласунщий элемент, первый вывод которого череэ выпрямитель подключен к первому вьюоду дифференциатора, второй вывод которого подключен к первому выводу усилителя-ограничителя, второй вывод СО которого соединен с объединенньми выводами счетчиков, третий вывод дифференциатора, третий вывод усилителя-ограничителя и третий вывод прерывателя подключены к третьему выводу ключевого элемента, а четвертый вывод усилителя-ограничителя и ел четвертый вывод дифференциатора подключены к плюсовому полюсу источOi ника питания, причем второй вывод о соленоида связан с вторым выводом Од согласующего элемента, третий вывод которого подключен к второму выводу трансформатора тока, базы первого, второго и третьего транзисторов подключены к катодам первого, второго и третьего диодов соответственно, при этом аноды каждого из упомянутых диодов подключены соответственно к катодам первого, второго rt третьего тиристоров.