Устройство для токовой защиты линии электропередачи с односторонним питанием Советский патент 1992 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты линий электропередач от замыканий между фазами и на землю в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования по надежности срабатывания и когда для реализации селективности выдержки времени недопустимы.

Известно устройство селективной защиты линии от токов короткого замыкания, содержащее на смежных участках полукомплекты защиты на трансформаторах тока, реле и максимальном расцепителе и проводный канал связи с источником постоянного напряжения, гальванически разделяющим полукомплекты. Обменом информациейо величине вторичных токов, осуществляемым проводным каналом связи, выявляется поврежденный участок сети.

Недостатком устройства, препятствующим применению в подземных сетях горнодобывающих предприятий, является снижение надёжности срабатывания при обрыве канала связи, сопровождающегося одновременным к.3. в защищаемой линии, что является вполне возможным при ведении взрывных работ, повреждениях сети движущимся транспортом.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для токовой защиты линии электропередачи с односторонним питанием, содержащее на смежных участках полукомплекты защиты, предназначенные для установки на противоположных концах линии,-связанные проводным каналом связи и каждый из которых выполнен в виде трансформатора тока линии, вторичная обмотка которого связана с выпрямителем, к выходу которого подключены конденсатор и усилитель постоянного тока, к выходу последнего подключен реагирующий орган, исполнительного органа, подключенного к вторичной обмотке трансформатора тока линии, транзисторного усилителя, база-эмиттерный переход которого зашуитирован резистором, реле контроля, источника постоянного напряжения, стабилитрона и коммутатора.

Недостаток этого устройства состоит в возможности отказов при обрыве канала связи с невысоким сопротивлением изоляции при.условии, что обрыв Происходит вблизи приемного конца защищаемой линии.

При к.з. в зоне действия только полукомплекта и обрыве канала связи вблизи приемного конца защищаемой линии реле контроля канала связи отпадает и срабатывает исполнительный орган, который воздействует на аппарат отключения. Если же сопротивление изоляции канала связи не превышает сопротивление резистора,, а обрыв отсутствует, то исполнительный орган срабатывает независимо от места к.з. в линии, т.е. не обеспечивается селективность.

При одновременном снижении сопротивления изоляции до величины, превышающей сопротивление резистора, и обрыве канала связи вблизи приемного конца защищаемой линии отключения к.з. полукомплектом защиты не происходит, так как в цепь исполнительного органа вместо сопротивления включается сопротивление изоляции канала связи, поэтому реле не отпадает, а исполнительный орган не срабатывает. Следовательно, имеет место отказ в срабатывании защиты, что для взрывоогтасных помещений (шахта, рудниХ) особенно опасно и. недопустимо.

Целью предлагаемого изобретения является исключение отказа защиты при обрыве канала связи с невысоким сопротивлением его изоляции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для токовой защиты линии электропередачи с односторонним питанием, содержащем на смежных участках полукомплекты защиты, предназначенные для установки на противоположных концах линии, связанные проводным каналом связи и каждый из которых выполнен в виде трансформатора тока линии, вторичная обмотка

которого связана с выпрямителем, к выходу которого подключены параллельно соединенные конденсатор и усилитель постоянного тока, к выходу которого подключен

первый вывод обмотки реагирующего органа, размыкающий контакт которого включен параллельно обмотке исполнительного органа, подключенного к вторичной обмотке трансформатора тока линии, транзисторного усилителя, база-эмиттерный переход которого зашунтирован резистором, а коллектор соединен с первым выводом обмотки реле контроля с замыкающим контактом, источника постоянного напряжения,

стабилитрона и коммутатора, последний выполнен в виде оптрона, светоизлучатель которого включен между опорным выводом обмотки реагирующего и вторым выводом обмотки реле контроля, подключенного к

первому выводу выпрямителя, к второму выводу которого подключен эмиттер транзисторного усилителя, база которого через стабилитрон и резистор подключена к выходу канала связи, выход источника постояннего напряжения через светоприемник подключен к выходу канала связи на стороне приемного конца линии, замыкающий контакт реле контроля подключен .параллельно размыкающему контакту реагирующего органа.

Однолинейная схема предлагаемого устройства изображена на Чертеже.

Устройство содержит полукомплекты 1

и 2 защиты, установленные на противоположных концах линии электропередачи 3 и связанные проводным каналом связи 4. Каждый полукомплект выполнен в виде трансформатора тока линии 5, выпрямителя

6, конденсатора 7, усилителя постоянного тока 8, реагирующего органа 9 с размыкающим контактом 10, исполнительного органа 11, транзисторного усилителя 12 с резистором 13, шунтирунэщим его база-эмиттерный

переход, реле контроля 14 с контактом 15, источника постоянного напряжения 16, стабилитрона 17 и коммутатора 18, выполненного в виде оптрона.

Как видно из приведенной схемы,источник постоянного напряжения 16 полукомплекта защиты 2 соединен с каналом связи 4 через светоприемник оптрона 16 в конце защищаемой линии 3, в начале которой база трамзисторног о усилителя 12 полукомплекта защиты 1 через стабилитрон 17 и резистор 13 подключена к входу канала связи 4, светоизлучатель оптрона 18 включен в цепь обмотки реагирующего органа 9, а замыкающий 15 и размыкающий 10 контакты соответственно реле контроля 14 и

реагирующего органа 9 включены параллельно исполнительному органу 11.

Устройство работает следующим образом.

При наличии в защищаемой линии напряжения и отсутствии замыканий между фазами и на землю ток в проводном канале связи 4 не течет, несмотря на нйличие постоянного напряжения в источнике 16, Причина - запертое состояние коммутатора 18, который не открывается, потому что заперт транзисторный усилитель 12 из-за отсутствия или недостаточной величины тока в трансформаторе 5. Размыкающий крнтакт 10 реагирующего органа 9 остается замкнутым, шунтируя тем самым исполнительный орган 11.

При коротком замыкании в защищаемой линии (точка К1) вторичный ток трансформатора 5 полукомплекта 1 достигает величины, достаточной для переключения усилителя постоянного тока 8. Открываясь, он тем самым замыкает часть выпрямленного вторичного реле тока через вход оптрона 18 и реагирующий орган 9. Поэтому размыкающий контакт 10 последнего размыкается, дещунтируя тем самым максимальный расцепитель 11, благодаря срабатыванию которого производится отключение тока к.з. влинии. Транзисторный усилитель 12 в этом режиме остается запертым по причине отсутствия тока 8 канале 4, так как оптрон 18 полукомплекта 2 и управляющий им усилитель 8 закрыты, а замыкающий контакт 15 разомкнутым.

При коротком замыкании в точке К2 сначала открываются усилители 8 обоих полукомплектов 1 и 2, а спустя десяток микросекунд и оба оптрона 18. Замыкающийся По проводному каналу связи 4 постоянный ток открывает поэтому транзисторный усилитель 12 полукомплекта 1, которым подключается к выпрямителю 5 реле контроля 14. Последнее срабатывае и замыкает свой контакт 15 практически одновременно с размыканием контакта 10 реагирующего органа 9. Исполнительный орган 11 полукомплекта 1 поэтому остается зашунтированным контактом 15 и-операцию отключения произвести не может. Иначе обстоит с исполнительным органом 11 полукомпл кта 2, который дешунтируется размыкающимся контактом 10 реагирующего органа 9, так как замыкающийся контакт 15, принадлежащий реле контроля 14, не замыкается по причине отсутствия токе в канале связи 4. связывающего полукомялект защиты 2 с полукомплекг - защиты, установленным далее вдоль линии.

Следовательно, построенная таким образом схема ма1:ссимальной токовой защиты обладает продольной селективностью, которая достигается без введения выдерх ки 5 времени.

При обрыве канала связи 4 между полукомплектами 1 и 2 транзисторный усилитель 12 лишается тока смещения входа, вследствие чего реле контроля 14 сработать

0 не может. Его контакт 15 поэтому остается разомкнутым и не препятствует срабатыванию исполнительного органа 11.

Такой же результат имеет место при коротком замыкании в проводном канале связи 4, потому что вход усилителя 12 и в этом режиме лишается тока смещения.

Снижение сопротивления изоляции в проводном канале связи сопррвождается снижением тока смещения входа усилителя

0 12. Однако несмотря на это.устройство про,цолжает,функционировать селективно благодаря высокому коэффициенту усиления усилителя 12. И только в том случае, когда падение напряжения на сопротивлении

5 изоляции ка1:ала связи окажется меньшим напряжения пробоя стабилитрона 17 усилитель 12 при к.з. в защищаемой линии останется запертым, а реле контроля 14 лишенным возможности срабатывать.

0 Не сопровождается отказами функционирования и обрыв канала связи в сочетании с невысоким сопротивлением изоляции при любом их взаимном размещении.

Режим тока короткого замыкания сопровождается, как известно, снижением напряжения в сети, вследствие чего возможно при определенных условиях снижение и постоянного напряжения в источнике 16. Чтобы упредить это, емкость конденсатора в

0 источнике постоянного напряжения 16 выбирается такой, чтобы время его разряда через вход транзисторного усилителя 12 превышало время отключения тока к.з., не превышающего согласно стандарту СЭВ СТ

5 СЭВ 3462-81 0,2с.

Для выполнения защитного отключения по схеме, изображенной на чертеже, необходимо, чтобы мощность трансформаторов . тока была достаточной для приведения в

0 действие механической системы исполнительного органа. В тех случаях, когда испол- . нительный орган требует от источника энер|;ию, которую трансформаторы тока выработать не в состоянии, вместо схемы де5 шунтирования прибегают к питанию исполнительного органа от энергии предварительно заряженного конденсатора или автойОмного источника напряжения. Предложенным техническим решением достигается поставленная цель и в этом случае. Для этого размыкающий контакт реле контроля включается последовательно с замыкающим контактом реагирующего органа и максимальным расцепителем. Таким образом, благодаря контролю за передачей постоянного оперативного тока в направлении, противоположном направлению передачи силовой энергии, любые повреждения каналов связи не сопровождаются отказами функционирования защиты, структурные связи в которой построены по изложенной выше схеме. Формула изобретения Устройство для токовой защиты линии эл(ектропередачи с односторонним питанием, содержащее полукомплекты защиты, предназначенные Для установки на противоположных концах линии, связанные проводным каналом связи и каждый из которых выполнен в виде трансформатора тока линии, втормчная обмотка которого связана с выпрямителем, к выходу которого подключены параллельно соединенные крнденса тор и усилитель постоянного тока, к выходу которого подключен первый выврд обмотки реагирующего органа, размыкающий контакт которого включен параллельно обмотке исполнительного органа, подключенного к вторичной обмотке трансформатора тока линии, транзисторного усилителя, базаэмиттерный переход которого зашунтирован резистором, а коллектор соединен с первым выводом обмотки реле контроля с замыкающим контактом, источника постоянного напряжения, стабилитрона и коммутатора, отличающееся тем, что, с целью исключения отказа защиты при обрыве канала связи с невысоким сопротивлением его изоляции, коммутатор выполнен в виде оптрона, светоизлучатель которого включен между вторым выводом обмотки реагирующего органа и вторым выводом обмотки реле контроля, подключенным к первому выводу выпрямителя, к второму выводу которого подключен эмиттер транзисторного усилителя, база которого через стабилитрон и резистор подключена к входу канала связи, выход источника постоянного напряжения через светоприемник оптрона подключен к выходу канала связи на стороне Приемного конца линии, замыкающий контакт реле контроля подключен параллельно размыкающему контакту реагирующего органа.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты линий электропередач от замыканий между фазами и на землю в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования по надежности срабатывания и когда для реализации се- . лективности выдержки времени недопустимы. Цель изобретения - исключение отказа защиты при обрыве канала связи-с невысоким сопротивлением его. изоляции. Поставленная цель достигается тем, что осуществляется контроль за передачей постоянного оперативного тока в направлении, противоположном направлению передачи силовой энергии. 1 ил.^