Устройство для защиты контактной сети постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК B60M3/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты тяговых сетей постоянного тока токов короткого замыкания, в частности на тяговых подстанциях и постах секционирования электрических железных дорог постоянного тока.

1Дель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временсоединен через последовательную цепь из элемента 30 выдержки времени и элемента 31 высоковольтной гальванической развязки с элементом 32 отключения.

Инверсный вход порогового элемента 33 через входной резистор 34 и выпрямительный диод 35 соединен со средней точкой потенциометра 36 датчика 37 производной основного тока фидера, выполненного, например, в виде воздушного трансформатоные диаграммы работы устройства при ко- 10 ра, расположенного возле шины фидера, один

ротком замыкании без предшествующей нагрузки и с предшествующей нагрузкой. Устройство для защиты контактной сети постоянного тока содержит подключенный к шине 1 (+3,3 кВ) тяговой подстанции, включающей в себя понизительный трансформатор 2, соединенный с выпрямителем 3, ;i,; T4iii 4 тока, состоящий из токового измерительного шунта (обычно 75 мВ, 3000- 4000 А), расположенный между двумя сдвоенными соединенными последовательно выключателями 5 и 6 (быстродействующими), один из которых от шины 1 тяговой под- сталции зашунтирован ограничивающим резистором 7. Напряжение +3,3 кВ через вы- к. початели 5 и 6 подается в контактную сеть 8 защищаемого пути. Через другие ком- мутационные аппараты 9 напряжение + 3,3 кВ подается в контактную сеть смежного пути.

20

из концов обмотки которого соединен со средней точкой питания. Инверсный вход порогового элемента 33 соединен через резистор 38 с плюсом опорного напряжения, а прямой вход через резистор 39 - со средней (нулевой) точкой питания.

Выход порогового элемента 33 через транзисторный ключ 40 и разделительный диод 41 соединен с выходом масштабного усилителя 24. Инверсный вход второго порогового элемента 42 через входной резистор 43 и выпрямительный диод 44 соединен со средней точкой потенциометра 45 датчика 46 производной тока смежного фидера контактной сети и через резистор 47 с плюсом опорного напряжения. Прямой вход через резистор 48 соединен со средней точкой нитания. Выход второго порогового элемента 42 через элемент 49 выдержки времени и через второй резистор 50 загрубления уставки дистанционной защиты соединен с инверсным входом компаратора 21.

, К датчику 4 присоединен датчик 10 напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора 1 изменения уставки, добавочного резистора 12, стабилитрона 13 и резисторов 14 делителя, соеди- неи.чый с минусовой шиной 15. Отсасывающий фядер 16 соединен с рельсовой цепью 17, которая через переходное сопротивление 18 соединена с «землей 19. .

Вывод движка потенциометра 11 через входной резистор 20 соединен с прямым входом компаратира 21, инверсный вход которого через второй входной резистор 22 подключен к токовому измерительному шунту датчика 4 тока со стороны фидера контактной сети.

К токовому измерительному шунту 4 со стороны фидера подключен также .входной резистор 23, соединенный инверсным входом масиггабного усилителя 24, прямой вход которого через второй входной резистор 25 соединен со средней (нулевой) точкой питания. Между инверсным входом и выходом мас- штабного усилителя 24 включен резистор 26 обратной связи и интегрирующий конденсатор 27. Выход масщтабного усилителя 24 через резистор 28 заглубления уставки диста щионной защиты соединен с инверсным зходом компаратора 21. Между выходом масштабного усилителя 24 и средней точкой питания включен ограничитель 29 (например, в виде диода, подключенного катодом к выходу усилителя). Выход компаратора 21 дистанционного органа защиты

соединен через последовательную цепь из элемента 30 выдержки времени и элемента 31 высоковольтной гальванической развязки с элементом 32 отключения.

Инверсный вход порогового элемента 33 через входной резистор 34 и выпрямительный диод 35 соединен со средней точкой потенциометра 36 датчика 37 производной основного тока фидера, выполненного, например, в виде воздушного трансформато ра, расположенного возле шины фидера, один

0 ра, расположенного возле шины фидера, один

0

0

5

г

из концов обмотки которого соединен со средней точкой питания. Инверсный вход порогового элемента 33 соединен через резистор 38 с плюсом опорного напряжения, а прямой вход через резистор 39 - со средней (нулевой) точкой питания.

Выход порогового элемента 33 через транзисторный ключ 40 и разделительный диод 41 соединен с выходом масштабного усилителя 24. Инверсный вход второго порогового элемента 42 через входной резистор 43 и выпрямительный диод 44 соединен со средней точкой потенциометра 45 датчика 46 производной тока смежного фидера контактной сети и через резистор 47 с плюсом опорного напряжения. Прямой вход через резистор 48 соединен со средней точкой нитания. Выход второго порогового элемента 42 через элемент 49 выдержки времени и через второй резистор 50 загрубления уставки дистанционной защиты соединен с инверсным входом компаратора 21.

К стабилитрону 13 через выпрямительный диод 51 подключен источник 52 питания, выполненный, например, в виде мультивибратора Роера с выпрямителем, зашунтирован- ный на входе накопительным конденсатором 53.

Между плюсовой 1 и минусовой 15 шинами тяговой подстанции включено фильтр- устройство 54, состоящее из индуктивного реактора 55 и конденсаторов 56 резонансных контуров фильтра. Последовательно сое- 0 диненные резистор 11 изменения уставки дистанционной защиты и добавочный резистор 12 защунтированы цепью из резистора 57 изменения уставки и контакта 58 реле повторителя тумблера изменения уставки.

На фиг. 2 показаны кривые 59 изменения тока фидера при коротком замыкании в контактной сети, 60 изменения сопротивления короткого замыкания, кривые 61 и 62 обозначают выходные импульсы соответственно элементов 31 и 32, кривая 63 соответствует изменению тока при пуске электроподвижного состава, кривая 64 - изменению сопротивления контактной сети при пуске, кривая 65 - изменению уставки компаратора 21 дистанционного органа, кривая 66 - изменению тока короткого замыкания с первоначальной нагрузкой на фидере, кривые 67 и 68 - наличию сигнала на выходе датчика 37 производной тока и транзисторного ключа 40, кривая 68 - изменению сигнала масщтабного усилителя 24. кри5

0

вая 69 - изменению сопротивления короткого замыкания при «загрублении уставки защиты, кривые 70 и 71 - изменению тока основного и смежного фидеров при проходе подвижным составом воздушного промежутка (не показан), кривые 72-74 - сигналам на выходе элементов 46,42 и 49.

Устройство работает следующим образом.

При коротком замыкании на контактной сети увеличивается ток фидера со скоростью

ры его могут оказаться недостаточными для срабатывания защиты, так как ее уставка «загрублена предществующим током нагрузки. В этом случае после резкого спада тока появляется отрицательный сигнал на выходе датчика 37 производной тока (кривая 66), срабатывает пороговый элемент 33 и транзисторный ключ 40 (кривая 67), который щунтирует конденсатор 27 интегратора масштабного усилителя 24. На его выхонарастания тока, определяемой индуктив- 10 де устанавливается потенциал нуля (кривая ностью реактора 55 и тяговой сети до места 68), уставка устройства изменяется до значения, соответствующего минимальному току короткого замыкания без нагрузки (криповреждения (кривая 59). Соответственно, сопротивление тяговой сети падает (кривая 60). При достижении сопротивлением контактной сети сопротивления уставки срабатывает компаратор 21, элемент 30 выдержки времени, элемент 31 высоковольтной гальванической развязки и элемент 32 отключения (кривые 61 и 62). Поскольку ток короткого замыкания нарастает быстро, масвая 69), и защита нормально срабатывает.

15

В режиме изменения тока основного и смежного фидеров (кривые 70 и 71) при проходе поездом воздушного промежутка несмотря на резкое изменение тока защита не должна ложно сработать, так как уставка ее штабный усилитель 24 не успевает сработать 20 может измениться за счет инерции инте- за счет действия сильной отрицательной об- грирующего конденсатора 27 масштабного

усилителя 24. Поясняется отрицательный сигнал на выходе датчика 46 производной тока смежного фидера (кривая 72). Срабатывает пороговый элемент 42 и элемент 49

пуске электроподвижного состава, ток основ- 25 (кривая 73). На его выходе на некоторое ного фидера нарастает медленно по мере время появляется положительный сигнал.

ратной связи через конденсатор 27 и на его выходе остается потенциал нуля. Уставка защиты не изменяется.

При нормальной нагрузке, например при

разгона поезда (кривая 63). На выходе масштабного усилителя 24 по мере возрастания тока увеличивается положительное относительно нуля питания напряжение (кривая .,,. 64), которое через резистор 28 поступает на инверсный вход компаратора 21. Теперь компаратор 21 при том же напряжении на шинах 1 и 15 подстанции и, соответственно, напряжении с потенциометра 1 срабатывает при большем токе фидера (соответственно напряжению с измерительного шунта датчика 4), т. е. уставка компаратора 21 увеличивается (кривая 65), устройство срабатывает уже при меньшем значении сопротивления уставки. Таким обра35

«загрубляющий уставку устройства (кривая 74), и она ложно не срабатывает.

Формула изобретения

Устройство для защиты контактной сети постоянного тока, содержащее включенные в основной и смежный фидеры контактной сети датчики тока и напряжения, компаратор, прямой вход которого через потенциометр изменения уставки защиты по напряжению подключен к датчику напряжения, а инверсный - к датчику тока, выход компаратора через элементы задержки и высоковольтной гальванической развязки соединен с элезом, при медленном возрастании тока, что 40 ментом отключения выключателей, источник

характерно для режима нагрузки, уставка устройства непрерывно корректируется в сторону «загрубления защиты.

Если при наличии большого тока нагрузки возникает короткое замыкание, наприпитания, связанный с датчиком напряжения, отличаюи(ееся тем, что, с целью повы- щения надежности, оно снабжено блоком выделения производной тока основного и смежного фидеров, пороговыми элементами, клюмер удаленное, возле шин соседней подстан- 45 чевым элементом, дополнительным элементом выдержки времени и масштабным усилителем с интегрирующим конденсатором в цепи обратной связи, инверсный вход которого подключен к датчику тока, а выход связан с инверсным входом компаратора и объебатывания, так как в этом случае суммар- динен с выходом ключевого элемента, вход ный ток больше, а сопротивление меньще,которого подключен к выходу первого порочем при удаленном коротком замыкании.гового элемента, инверсный вход которого

На кривой 66 показан другой режим на-связан с блоком выделения производной тока

грузки, когда после большой нагрузки ток основного фидера, а блок выделения произ- резко сбрасывается, а сопротивление, заме- 55 лной тока смежного фидера связан с ин- ряемое устройством, возрастает. В этом слу-версным входом второго порогового элеменчае, если непосредственно вслед за сбросом та, выход которого через дополнительный нагрузки на контактной сети случится уда-элемент выдержки времени соединен с инленное короткое замыкание, то парамет-версным входом компаратора.

ции (не показаны), то суммарный ток фидера в этом случае складывается из тока удаленного короткого замыкания и тока нагрузки. Устройство все равно срабатывает, несмотря на «загрубление ее уставки ерары его могут оказаться недостаточными для срабатывания защиты, так как ее уставка «загрублена предществующим током нагрузки. В этом случае после резкого спада тока появляется отрицательный сигнал на выходе датчика 37 производной тока (кривая 66), срабатывает пороговый элемент 33 и транзисторный ключ 40 (кривая 67), который щунтирует конденсатор 27 интегратора масштабного усилителя 24. На его выхо де устанавливается потенциал нуля (кривая 68), уставка устройства изменяется до значения, соответствующего минимальному току короткого замыкания без нагрузки (криде устанавливается потенциал нуля (кривая 68), уставка устройства изменяется до значения, соответствующего минимальному току короткого замыкания без нагрузки (кривая 69), и защита нормально срабатывает.

(кривая 73). На его выходе на некоторое время появляется положительный сигнал.

«загрубляющий уставку устройства (кривая 74), и она ложно не срабатывает.

Формула изобретения

Устройство для защиты контактной сети постоянного тока, содержащее включенные в основной и смежный фидеры контактной сети датчики тока и напряжения, компаратор, прямой вход которого через потенциометр изменения уставки защиты по напряжению подключен к датчику напряжения, а инверсный - к датчику тока, выход компаратора через элементы задержки и высоковольтной гальванической развязки соединен с элепитания, связанный с датчиком напряжения, отличаюи(ееся тем, что, с целью повы- щения надежности, оно снабжено блоком выделения производной тока основного и смежного фидеров, пороговыми элементами, ключевым элементом, дополнительным элеменШано f Кб

фиг.

...:.

.X

Составитель Л. Резникова

Техред И. ВересКорректор М. Шароши

Тираж 590Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

JJ.

Риг.2

Изобретение относится к области электротехники может быть исг1ользовано для защиты тяговых сетей постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит датчики тока, датчики напряжения, выполненные соответственно из измерительного шунта и резисторов делителя, компаратор, масштабный усилитель, интегрирующий конденсатор, датчики производной тока основного и смежного фидеров контактной сети, пороговые элементы, выходы которых объединены с выходом масштабного усилителя. Устройство позволяет «загрубить дистанционную защиту в зависимости от токовой ситуации, сложившейся в контактной сети. 2 ил. (Л 00 СП ГС