Способ ограничения аварийного тока в замкнутой низковольтной электрической сети Советский патент 1987 года по МПК H02H9/02 

133

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано,в частности, для организации замкнутых электрических сетей 0,4 кВ промьш- ленных предприятий

Цель изобретения - повышение надежности работы сети, уровень токов короткого замыкания которой превьшает коммутационные возможности автомати- ческ их выключателей,

Сущность изобретения состоит в том что, используя сверхбыстродействующее отключение переменного числа трансформаторов в зависимости от суь марной мощности в цепи короткого замыкания, обеспечивается токоограничение за счет естественных сопротивлений в системе электроснабжения и сохраняются большие остаточные напряжения на неповрежденных электроприемниках в замкнутой электрической сети,

На чертеже приведена схема системы элект.роснабжения, в которой реализован указанный способ.

Система электроснабжения (СЭС) со- держит четыре понизительных трансформатора 1-4 и замкнутую электрическую сеть 5 низкого напряжения. Предлагаемый способ может быть реализован при любом числе понизительных трансформаторов и .любой конфигурации замкнутой электрической сети 5, Со стороны обмотки высшего напряжения понизительных трансформаторов 1-4 включены ти- ристорные выключатели 6-9 с принудительной коммутацией, каждый из кото-, рых содержит биполярные группы тиристоров 10, включенные в контур нагруз

ки, трехфазные группы тиристоров 11, 12, включенные параллельно сети, источник 13 заряда и ЬС-контур 14.Между источниками питания и пониэительньячи трансформаторами 1-А включены блоки 15 - 18 защиты, Каждый из блоков содержит трансформатор 19 тока трансреактор 20, выпрямитель 21, Первый выход выпрямителя 21 связан с пороговым элементом 22, второй -.с входом операционного усилителя 23, Подключение блоков 16, 17 и ,18 защиты аналогично, блоку V5, При этом ВЬЕХОДЫ ВЫпрямшгелей перечисленных блоков защиты связаны соответственно с входам; операционных усилителей 24, 25 и 5б. Выходы порогового элемента 22 блока 1-5 защиты связаны с одним из входов схемы И 27, Выходы пороговых элементов соответствующих блоков 16,, 17 и

Б

26

JQ

g

0

25

0

5

0

5

12

18 защиты связань с соответствующими схемами И, аналогичными схеме И -28, принадлежащими тиристорным выключателям 6, 7 и 9 (для упрощения эти элементы на чертеже не показаны),Выход трансформатора 20 и выходы аналогичных трансформаторов блоков 16, 17 и 18 защиты поданы на вход сумматора 28; Один из выходов сумматора 28 связан с пороговым элементом 29, выход которого через одновибратор 30 связан с пусковым реле 31 с контактами 31,1-31,4, Второй выход сумматора 28 подключен к дискриминатору 32, выходы которого подключ€1ны к входам логических схем И 33, 34 и 35, на другие входы которых подключены выходы счетчика 36. Выходы логических схем И 33, 34 и 35 через схему ИЛИ 37 подключены к блокирующему реле 38, Размыкающие контакты пускового реле 31 включены параллельно цепям RC обратной связи операционных усилителей 23-26, Замыкающие контакты 38,1-38.4 блокирующего реле 38 связаны с выходами операционных усилителей 23-26, Выходы операционных усилителей 23, 24 и 26 через развязывающие диоды 39-42 и сопротивления 43-46 подключены к бал- шстной нагрузке 47, Параллельно сопротивлениям 42;-46 подключены входы операционных усилителей 48-51, Выход операционйого усилителя 48 связан с вторым входом схемы И 27, Выходы операционных усилителей 49, 50 и 51 подключены к аналогичным схемам И выключателей 6, 7 и 9 соответственно. Выходы операционных усилителгй 48-51 нагружены на сопротивление 52- 55, связанные с базовыми цепями транзисторов 56-59, Выход схемы И связан с входом системы управлений 60,выход которой связан, с цепями управления тиристоров выключателя 8, Аналогично и на тиристорнь Х выключателях 6, 7 и 9, Вторые выхода схем И 28 тирис- торных выключателей 6--9 связаны с ши

шинкой Счет счетчика 36, Шина Сброс счетчика 36 связана посредством дифференцирующей КС-цепи с вторьм выходом порогового элемента 29, В замкнутой электрической сети 0,4 кВ включены электроприемники через автоматические выключатели 61, 62, Число электрог ркамников и автоматических выключателей может быть произвольньп.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В нормальном режиме система управления 60 обеспечивает включенное положение тиристоров 10. При этом ти- ристорный выключатель 8 включен,аналогично включены тиристорные выключатели 6, 7 и 9. Автоматические выключатели 61, 62 включены и электроприемники, подключенные через автоматические выключатели 61, 62, питаются от замкнутой электрической сети. 0,4 кВ, Уровень токов короткого эамы- кания в сети 0,4 кВ иревьшает коммутационные возможности автоматических

выключателей 61, 62. Пусковое реле 31 15 зистора 57 осуществляется сравнение

токов, протекающих по диодам 41, 42 и т.д.

При возникновении аварии в сети 5 одновременно со срабатыванием порогового элемента подается команда на сброс в нулевое положение счетчика 36 Сброс осуществляется узким импульсом дифференцирующей RC-цепи. Сигнал от сумматора 28 поступает на дискримиотключено, контакты его шунтируют цепи обратной связи операционных усилителей 23-26, на выходах операционных усилителей 48-51 сигналы О.

При появлении в сети 0,4 кВ ава- 20 рийного режима, например короткого замыкания, в точке К или К осуществляется измерение суммы производных аварийных токов, протекающих со стороны обмоток высшего напряжения транс-25 натор 32, в котором в зависимости от форматоров 1-4. Суммарная мощность величины сигнала от сумматора 28 короткого замыкания в замкнутой элек- (сумма производных аварийных токов) трической сети 0,4 кВ зависит от величины сопротивления дуги и других случайных параметров.30

При достижении величины суммы производной токов величины уставки срабатывает пороговый элемент 29 и через одновибратор 30 включает пусковое реле 31. Контакты реле 31 дешунтируют „ при 4-х понизительных трансформаторах цепи обратной связи операционных уси- количество уровней равно трёй. При

возникает сигнал на одном из трех выходов дискриминатора, т.е. входная величина квантируется на одном из трех уровней. Количество уровней дискриминатора на единицу меньше числа параллельно подключенных понизительных трансформаторов. В данном случае

лителей 23-26, которые осуществляют интегрирование токов со стороны каждого из источников. При этом в за висимости от величины напряжения на выходе операционных усилителей 23-25 осуществляется протекание тока через один из диодов 39-42 и через одно из сопротивлений 43-46 и балластную нагрузку 47, например через 39, 43, 47 При этом диоды 40, 41, 42 заперты положительным напряжением со стороны диода 39 и т.д. При этом с рабатывает операционный усилитель 48 и на его выходе появляется сигнал 1. При срабатывании порогового элемента 22 и операционного усилителя 48 на входах схемы И 27 появляются сигналы 1, на выходе схемы И 27 - сигнал О, который блокирует работу системы управления 60 и отключает тиристорный выключатель 10. При срабатывании операционного усилителя 48 по цепи обратной связи через сопротивление 52 и тран

зистор 56 осуществляется шунтирование сигнала операционного усилителя 23 и отсечка диода 29. В зависимости от величины напряжения на выходах операционных усилителей 24, 25 и- 26 начинает протекать ток по одному из диодов 40, 41 и 42, например, по цепи: элементы 40, 44 и 47. При этом аналогично срабатывает операционный усилитель 49, выдавая команду на отключение соответствующего тиристорно- го выключателя. После .срабатывания цепи обратной связи и включения трантоков, протекающих по диодам 41, 42 и т.д.

При возникновении аварии в сети 5 одновременно со срабатыванием порогового элемента подается команда на сброс в нулевое положение счетчика 36, Сброс осуществляется узким импульсом дифференцирующей RC-цепи. Сигнал от сумматора 28 поступает на дискриминатор 32, в котором в зависимости от величины сигнала от сумматора 28 (сумма производных аварийных токов)

натор 32, в котором в зависимости от величины сигнала от сумматора 28 (сумма производных аварийных токов)

при 4-х понизительных трансформаторах количество уровней равно трёй. При

возникает сигнал на одном из трех выходов дискриминатора, т.е. входная величина квантируется на одном из трех уровней. Количество уровней дискриминатора на единицу меньше числа параллельно подключенных понизительных трансформаторов. В данном случае

0

5

0

5

наибольшем сигнале подается сигнал 1 на схему И 35. Три других входа схемы И 35 подключены к выходам триггеров счетчика 36. Переключение счетчика 36 осуществляется при срабатывании схем И 27 тиристорного выключателя 8 и соответствующих схем И тирис- торных выключателей 6, 7 и 9, т.е. счетчик переключается на один шаг при отключении одного из трансформаторов .1-4.

Если сумма производных аварийного тока наибольшая, то при достижении третьего положения счетчика 36 срабатывает схема И 35 и через схему ИЛИ 37 срабатывает блокирующее реле 38, контакты которого включены на выходах операционных усилителей 23-26 и блокируется отключение последнего трансформатора. При этом обеспечивается наибольшее токоограничение,так как замкнутая электрическая сеть 5 на период коммутации выключателя 61

или 62 остается подключенной к одному из трансформаторов 1-4, чем обеспечивается естественное токоограничение. После ликвидации аварии снимается блокирующий сигнал порогового элемента и система управления 60 включает тиристорный выключатель 8. Аналогично включаются выключатели 6, 7 и 9.

При меньшей суммарной мощности. к.з. в сети 5 (например дуговом повреждении) дискриминатор 32 может обеспечить срабатывание схем И 33 или 34 и этом будет отключен один или два трансформатора 1-4.

Таким образом, предлагаемый способ повышает надежность ограничения аварийного тока в низковольтной сети, обеспечивая требуемую степень то- коограничения и сохраняя наибольшие потенциалы на зажимах неповрежденны}4 электроприемников, при этом обеспечивается переменная степень токоогра- ничения за счет отключения различно- го числа трансформаторов.

Формула изобретения

Способ ограничения аварийного то- Q низительный трансформатор, после чека в замкнутой низковольтной электрической сети, связанной с сетью высокого напряжения через понизительные трансформаторы, включенные параллельго осуществляют упомянутое отключение поврежденного присоединения, а затем включают отключенные понизительные трансформаторы.

5

5

0

но путем контроля аварийных токов и отключения поврежденного присоединения автоматическим выключателем, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности работы сети, уровень токов короткого замыкания которой превышает коммутационные возможности автоматических выключателей, дополнительно измеряют сумму производных аварийных токов со стороны обмоток высшего напряжения понизительных трансформаторов, по значению этой величины определяют количество понизительных трансформаторов, которое необходимо отключить для обеспечения требуемой степени ограничения, затем последовательно отключают понизительные трансформаторы со стороны обмоток высшего напряжения путем воздействия на тиристорные токоогра- ничивающие выключатели, выполненные по схеме с контуром разряда емкости, отделенным от контура повреждении, причем отключение осуществляют начиная с понизительного трансформатора, через обмотки которого протекают наибольшие аварийные токи, оставляя включенным по меньшей мере один пого осуществляют упомянутое отключение поврежденного присоединения, а затем включают отключенные понизительные трансформаторы.

10,5К В

10,бкВ 19

ff,SjfS

Jsr

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы сети, уровень токов короткого замыкания которой превышает коммутационные возможности автоматических выключателей. Для обеспечения требуемой Степени токоограниче- ния и сохранения напряжения при коротком замыкании на одном из присоединений измеряют сумму производных аварийных токов со стороны обмоток высшего напряжения понизительных трансформаторов, по значению этой величины опре- деляют количество трансформаторов, которое необходимо отключить для обеспечения требуемой степени ограничения. Затем последовательно отключают тиристоры со стороны обмоток высшего напряжения путем воздействия на тирис- торные токоограничивающие выключатели. При этом отключение осуществляют начиная с трансформатора, через об- мотки которого протекают наибольшие токи. По меньшей мере один трансформатор оставляют включенным, после чего осуществляют отключение поврежденного присоединения, а затем включают отключенные трансформаторы. 1 ил. (Л со со 4 К О5