Участок сети наружного освещения с защитой от аварийных режимов Советский патент 1992 года по МПК H02H5/10 H02J13/00 H05B37/02 

С/)

С

Использование: электротехника, для защиты городских осветительных сетей от обрыва проводов. Сущность изобретения: система защиты участка сети наружного освещения содержит участок сети освещения, подключенный к источнику питания через первый и второй контакторы. Приемное устройство подключено к одной из фаз сети освещения через трансформатор тока, ключ переменного тока и блок управления, подключенные в конце сети освещения. Новым в системе является подключение ключа переменного тока в зависимости от режима работы сети к фазовому или линейному напряжениям. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты городских осветительных сетей от обрыва проводов.

Известно устройство для защиты от обрыва фазных проводов в сетях с напряжением 0,38 кВ, содержащее источники тока промышленной частоты, включенные в конце каждого ответвления между фазными проводами и землей. В начале сети устанавливается трансформатор тока нулевой последовательности, к выводу которого подключен реагирующий орган. При обрыве одного или двух проводов трехфазной сети участок сети отключается. Устройство работает при абсолютной симметрии сети, что исключает применение данного устройства в сетях с различной нагрузкой по фазам. К тому же. устройство не защищает участок сети при обрыве сразу всех трех проводов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является участок сети освещения, подключенный через контактор к источнику питания трехфазного переменного тока. К одной из фаз сети освещения через трансформатор тока подключено приемное устройство, а в конце сети освещения подключены блок контроля фаз и ключ переменного тока.

Однако, применение данной системы ограничено, поскольку большинство осветительных сетей наружного освещения, в целях экономии электрической энергии в ночное время суток, выполняется с контакторами ночного и вечернего режимов. Поэтому участок сети при включении контактора вечернего режима будет восприни - мать команду как обрыв проводов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей участка сети наружного освещения.

VJ

00 СЛ О О

Это достигается тем. что коммутационный орган выполнен в виде первого двухпо- люсного и второго однополюсного контакторов, при этом размыкающий вновь введенный вспомогательный контакт второго контактора одним выводом соединен с третьим полюсом сети освещения со стороны нагрузки, а другим - с нулевым проводом, t оВмотки первого и второго конта к ТорЪв соединены последовательно и свободньгШ +выв6дэмй подключены к блоку телёмеШчического управления наружным освещением, а общая точка обмоток соединены с первым входом первого блока приема информации, второй и третий выводы которого являются выводами вторичной обмотки трансформатора тока, первичная обмотка которого подключена к третьему полюсу сети наружного освещения, четвертый и пятый выводы соответственно соединены с третьим полюсом сети наружного освещения и нулевым проводом, блок приема информации, состоящий из первого трансформатора напряжения, вторичная обмотка которого через первый выпрямительный мост подключена к первому конденсатору, его первичная обмотка образует четвертый и пятый выводы блока приема информации, положительный полюс конденсатора, чепез балластный резистор соединен с катодом первого стабилитрона, анод которого подключен к отрицательному полюсу первого конденсатора, положительный полюс которого че рез первый резистор, катушку исполнительного реле, анод-катод первого тиристора соединен с отрицательной шиной блока приема информации, подключенной к аноду первого стабилитрона, управляющий электрод первого тиристора соединен с первым выводом второго резистора и первой базой первого транзистора, второй вывод второго резистора подключен к отрицательной шине блока приема информации, вторая база первого транзистора через третий резистор подключена к катоду первого стабилитрона, к которому также подключена последовательная цепь, состоящая из четвертого, пятого резисторов и второго конденсатора, положительный полюс которого подключен к пятому резистору и эмиттеру первого транзистора, а отрицательный полюс подключен к отрицательной шине приемного блока, эмиттер первого транзистора соединен также через шестой резистор, анод-катод тиристора первого оп- трона с отрицательной шиной приемного блока, светодиод первого оптрона катодом подключен к аноду свстодиода второго опт- роиа, катод которого соединен с первым выводом катушки индуктивности, второй

вывод которой соединен с анодом светоди- ода первого оптрона и первым полюсом третьего конденсатора, второй полюс которого соединен с первым полюсом четвертого конденсатора, второй полюс которого соединен с первым выводом катушки индуктивности и первым выводом резистора второго оптрона, второй.вывод которого соединен с первым полюсом четвертого

0 конденсатора и отрицательным полюсом второго выпрямительного моста, положительный полюс которого подключен к катоду светодиода второго оптрона, вход второго выпрямительного моста подключен через

5 трансформатор ко второму и третьему выводу приемного блока, точка соединения первичной обмотки первого трансформатора напряжения и пятого вывода приемного блока через размыкающий контакт испол0 нительного реле соединена с первым выводом приемного блока, ключ переменного тока состоит из последовательной цепи силового симистора и резистора, подключенной ко второму и третьему полюсам сети

5 наружного освещения, блок управления выполнен в виде блока контроля фаз, содержащего первый, второй, третий и четвертый выводы, причем, первый вывод подключен к управляющему электроду силового сими0 стора, а второй - к катоду этого же симистора, третий вывод подключен к нулевому проводу, четвертый - к первому полюсу сети наружного освещения, третий и четвертый выводы блока управления образуют выводы

5 первичной обмотки второго трансформатора напряжения, имеющего первую, вторую и третью вторичные обмотки, причем первая и вторая из них соединены последовательно и имеют общую точку, которая

0 подключена к отрицательному полюсу пятого конденсатора, положительный полюс которого соединен с катодом тиристора третьего оптрона, анод которого подключен к катоду диода, анод этого диода соединен

5 со свободным выводом второй вторичной обмотки второго трансформатора напряжения, свободный вывод первой вторичной обмотки которого подключен к первому выводу фазосдвигающего блока, второй вывод

0 которого подключен к первому выводу блока управления, второй вывод блока управления подключен к аноду второго тиристора, катод которого через седьмой резистор подключен к отрицательному полюсу пятого

5 конденсатора, управляющий электрод второго тиристора через восьмой и девятый резисторы подключен к положительному полюсу пятого конденсатора, к точке соединения восьмого и девятого резисторов подключен анодом третий тиристор, катод

которого подключен к отрицательному полюсу пятого конденсатора, а управляющий электрод этого тиристора через десятый резистор подключен к катоду второго тиристора, третья вторичная обмотка второго трансформатора напряжения через третий выпрямительный мост и одиннадцатый резистор подключена ко второму стабилитрону, катод которого через двенадцатый резистор подключен ко второй базе второго транзистора, первая база которого через тринадцатый резистор, анод-катод светоди- ода третьего оптрона соединена с анодом второго стабилитрона, эмиттер второго транзистора через четвертый конденсатор подключен к катоду светодиода третьего оптрона, а через четырнадцатый резистор - к катоду второго стабилитрона.

На фиг. 1-3 изображен предлагаемый участок.

Участок сети наружного освещения с защитой от аварийных режимов содержит источник питания трехфазного переменного тока 1 (фиг. 1), имеющий первый полюс 2, второй полюс 3, третий полюс А и нулевой провод N. К первому 2 и второму 3 полюсам источника питания трехфазного переменного тока 1 через первый двухполюсный контактор 5 подключены соответственно первый 6 и второй 7 провода сети наружного освещения. К третьему полюсу 4 источника питания трехфазного переменного тока 1 через второй однополюсный контактор 8 подключен третий провод 9 сети наружного освещения.

К первому 6, второму 7. третьему 9 проводам сети наружного освещения подключены источники света 10. Третий 9 провод сети наружного освещения через размыкающий вспомогательный контакт 11 второго однополюсного контактора 8 подключен к нулевому проводу N. Обмотка 12 первого двухполюсного контактора 5 и обмотка 13 второго однополюсного контактора 8 соединены последовательно и свободными выводами подключены к блоку телемеханического управления наружным освещением, а общая точка соединения этих обмоток соединена с первым 15 выводом блока приема информации 16, второй 17итретий 18 выводы которого подключены ко вторичной обмотке трансформатора тока 19. первичная обмотка которого подключена к третьему 9 проводу сети наружного освещения.

Четвертый 20 и пятый 21 выводы блока приема информации соответственно соединены с третьим 4 полюсом сети наружного освещения и нулевым проводом N. В конце сети наружного освещения подключен ключ

переменного тока 22, состоящий из последовательной цепи силового симистора 23 и резистора 24, причем силовой симистор 23 анодом подключен ко второму 7 проводу 5 сети наружного освещения. Ключ переменного тока 22 подключен к первому 25 и второму 26 выводам блока управления 27, третий вывод 28 которого соединен с первым проводом 6 сети наружного освещения.

0 а четвертый 29 вывод подключен к нулевому проводу N этой же сети.

Четвертый 20 и пятый 21 выводы блока приема информации 16 (фиг. 2) образуют выводы первичной обмотки 30 первого

5 трансформатора напряжения 31, вторичная обмотка 32 которого через первый выпрямительный мост 33 подключена к первому конденсатору 34, положительный полюс которого через балластный резистор 35 со0 единен с катодом первого стабилитрона 36, анод которого подключен к отрицательной шине 37 блока приема информации 16, к которой также подключен отрицательный полюс первого конденсатора 34, положи5 тельный полюс которогочерез первый резистор 38, катушку исполнительного реле 39, анод-катод первого тиристора 40 соединен с отрицательной шиной 37 .блока приема информации 16.

0 Управляющий электрод первого тиристора 40 соединен через второй резистор 41 с отрицательной шиной 37 и с первой базой первого транзистора 42, вторая база которого через третий резистор 43 подключена

5 к катоду первого стабилитрона 36. К катоду первого стабилитрона 36 через четвертый 44, пятый 45 резисторы подключен эмиттер первого транзистора 42.

Положительный полюс второго конден0 сатора 46 подключен к эмиттеру первого транзистора, а отрицательный - к отрицательной шине 37. Положительный полюс второго конденсатора 46 через шестой резистор 47, анод-катод тиристора первого оп5 трона 48 подключен к отрицательной шине 37 приемного блока информации 16. Свето- диод первого оптрона 48 катодом подключен к аноду спетодиода второго оптрона 49, катод которого соединен с первым выводом

0 катушки индуктивности 50, второй вывод которой соединен с анодом светодиода первого оптрона 48 и первым полюсом третьего конденсатора 51, второй полюс которого соединен с первым полюсом четвертого кон5 денсатора 52, второй полюс которого соединен с первым выводом катушки индуктивности 50 и первым выводом резистора второго оптрона 49, второй вывод которого соединен с первым полюсом четвертого конденсатора 52 и отрицательным полюсом

второго выпрямительного моста 53, положительный полюс которого подключен к катоду светодиода второго оптронэ 49. Вход второго выпрямительного моста 53 через трансформатор 54 подключен ко второму 17 и третьему 13 выводам приемного блока 16. Пятый вывод 21 приемного блока 16 через размыкающий контакт 55 исполнительного реле 39 подключен к первому выводу 15 приемного блока 16.

Третий 28 и четвертый 29 выводы блока управления27(фиг.3)подключены «первичной обмотке 56 второго трансформатора напряжения 57, имеющего первую 58, вторую 59 и третью 60 оторичныо обмотки. Первая 58 и вторая 59 обмотки соединены последовательно и имеют общую точку, которая подключается к отрицательному полюсу пятого конденсатора 61, положительный полюс которого соединен с катодом тиристора хреть- его оптрона 62, анод которого подключен к катоду диода 63, анод это го диода соединен со свободным выводом торой 59 вторичной обмотки второго трансформатора напряжения 57, а свободный вывод первой 58 ото- ричной обмотки этого же трансформатора подключен к первому выводу фззосдвигаю- щего блока 64, второй вывод которого подключен к первому выводу 25 блока управления 27. Второй вывод 26 этого же блока соединен с анодом второго тиристора 65, катод которого через седьмой резистор 66 подключен-к отрицательному полюсу пятого конденсатора 61. Управляющий электрод второго тиристора 65 через восьмой 67 и девятый 68 резисторы подключен к катоду тиристора третьего оптрона 62. К точке соединения восьмого 67 и девятого 68 резисторов подключен анодом третий тиристор 69, катод которого подключен к отрицательно му полюсу пятого конденсатора 61, а управляющий электрод этого тиристора через десятый резистор 70 подключен к катоду второго тиристора 65. Третья вторичная обмотка 60 второго трансформатора напряже- ния 57 через третий выпрямительный мост 71 и одиннадцатый резистор 72 подключен ко второму стабилитрону 73, причем катод этого стабилитрона подключен к резистору, а анод к отрицательному полюсу третьего выпрямительного моста 71. Катод второго стабилитрона 73 через двенадцатый резистор 74 подключен ко второй базе транзистора 75, первая база которого через тринадцатый резистор 76, анод-катод свето- диода третьего оптрона 62 соединена с анодом второго стабилитрона 73. Эмиттер второго транзистора 75 через четвертый конденсатор 77 подключен к катоду светодиода третьего оптрона 62. а через четырнадцатый резистор 78 - к катоду второго стабилитрона 73.

Участок сети наружного освещения с защитой от аварийных режимов работает следующим образом.

После выполнения команды блоком телемеханического управления наружным освещением 14 Включить.все освещение на обмотку 12 первого двухполюсного контактора 5 и обмотку 13 второго однополюсного контактора 8 подается напряжение. Первый двухполюсный 5 и второй однополюсный 8 контакторы включаются и в сеть наружного освещения подается напряжение. Если участок сети наружного освещения не нарушен - нет обрыва проводов на участке, то на ключ переменного тока 22 и блок управления 27 также подается напряжение (фиг. 1). Напряжение подается на первичную обмотку 56 второго трансформатора напряжения 57 и его вторичные обмотки: первую 58, вторую 59.и третью 60 (фиг. 3). С третьей вторичной обмотки напряжение выпрямляется третьим выпрямительным мостом 71, стабилизируется стабилитроном 73 и подается на релаксационный генератор (двенадцатый резистор 74, второй транзистор 75, тринадцатый резистор 76, четвертый конденсатор 77, четырнадцатый резистор 78). Генератор вырабатывает периодически с периодом следования Ti импульсы. Через время TI открывается тиристор третьего оптрона 62 и заряжается пятый конденсатор 61. Когда на первой вторичной обмотке 58 появляется напряжение, имеющее полярность, соответствующую прямому напряжению на втором тиристоре 65, то напряжение с пятого конденсатора 51 способствует открыванию этого тиристора и по цепи: первая вторичная обмотка 58, седьмой резистор 66. второй тиристор 65, вывод 26, катод силового сими- стора 23 и его управляющий электрод (фиг. 1), вывод 25, фазосдвигающий блок 64, первая вторичная обмотка 58 второго трансформатора напряжения 57 (фиг. 3) протекает ток. При прохождении тока через седьмой резистор 66, напряжение, снимаемое с него, подается на третий тиристор 69, он открывается и шунтирует управляющий электрод второго тиристора 65, создавая тем самым условие, при котором в следующий период питающего напряжения он открыться не может. Следовательно, блоком управления 27 сформировался один управляющий импульс, а это способствовало формированию ключем переменного тока 22 (фиг. 3) импульса тока во втором 7 и в третьем 9 проводах участка сети наружного освещения. Импульс тока трансформируется трансформатором тока 19 и подается на второй 17 и третий 18 выводи блока приема информации 16. Поступающее напряжение на четвертый 20 и пятый 21 выводы блока приема информации 16 (фиг. 2) подается на первичную обмотку 30 первого трансформа- тора напряжения 31. Со вторичной обмотки 32 этого трансформатора через первый выпрямительный мост 33 напряжение подается на первый конденсатор 34 и стабилизируется первым стабилитроном 36. Это напряжение подается на третий резистор 43, первый транзистор 42, второй резистор 41, второй конденсатор 46. четвертый 44 и пятый 45 резистора (релаксационный генератор). Релаксационный генератор пе- риодически вырабатывает импульсы с интервалом Т2 при условии, если не включается разрядная цепочка, состоящая из шестого резистора 47 и тиристора первого оптрона 48, а это происходит лишь в том случае, когда на второй 17 и третий 18 выводы через интервал времени Ti поступают импульсы тока. Ток преобразуется в напряжение через трансреактор 54, выпрямляется вторым выпрямительным мостом 53 и подается на четвертый конденсатор 52, третий конденсатор 51 катушки индуктивности 50. Когда импульсы тока отсутствуют, напряжения на третьем 51 и четвертом 52 конденсаторах практически равны. При поступлении импульса тока, благодаря тому, что емкость этих конденсаторов различна Csi Cs2, напряжение на конденсаторах во время заряда будет иметь неодинаковые значения. Через катушку индуктивности 50 потечет уравнительный ток, вызывающий противоположный ток самоиндукции, который замыкается через светодипды первого 48 и второго 49 оптронов. Поскольку Ti Т2, то заряд второго конденсатора 46, еще не достигнув напряжения включения первого транзистора 42, при включении тиристора первого 48 оптрона разряжается через шестой резистор 47. Следовательно, в нормальном режиме первый транзистор 42 не включается и на управляющий электрод первого тиристора 40 не поступает управляющий импульс. Размыкакж1ий контакт 55 исполнительного реле 39 замкнут. При обрыве, например, первого провода 6 участка сети наружного освещения, напряжение не поступает на второй трансформатор напряжения 57 и блок управления 27 не подает импульса на ключ переменного тока 22, отсутствуют импульсы тока в сети наружного освещения, а, следовательно, не происходит разряда второго конденсатора. Поэтому, при формировании импульса на втором резисторе 41 открывается первый тиристор 40, через катушку 39 исполнительного реле

протекает ток, реле срабатывает и размыкающий контакт55 размыкается. Напряжение на с 5мотку 12 первого двухполюсного 5 и обмотку 13 второго однополюсного контакторов не подается и контакторы отключаются. Поврежденный участок сети наружного освещения отключается.

Формула изобретения Участок сети наружного освещения с защитой от аварийных режимов, содержащий коммутационный орган, имеющий клеммы для подключения к источнику питания трехфазного переменного тока, первый-блок приема информации, подключенный к одной из фаз сети освещения через трансформатор тока, блок телемеханического управления наружным освещением, блок управления и ключ переменного тока, расположенные в конце сети освещения, о т л- и чаю щи йсятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, коммутационный орган выполнен в виде первого двухполюсного и второго однополюсного контакторов, при этом размыкающий вновь введенный вспомо(ательный контакт второго контактора одним выводом соединен с третьим полюсом сети освещения со стороны нагрузки, а другим - с нулевым проводом, обмотки первого и второго контакторов соединены последовательно и свободными выводами подключены к блоку телемеханического управления наружным освещением, а общая точка обмоток соединена с первым входом первого блока приема информации, второй и третий выводы которого являются выводами вторичной обмотки трансформатора тока, первичная обмотка которого подключена к третьему полюсу сети наружного освещения, четвертый и пятый выводы соответственно соединены с третьим полюсом сети наружного освещения и нулевым проводом, блок приема информации выполнен состоящим из первого трансформатора напряжения, вторичная обмотка которого через первый выпрямительный мост подключена к первому конденсатору, его первичная обмотка образует четвертый и пятый выводы блока приема информации, положительный полюс конденсатора через балластный резистор соединен с катодом первого стабилитрона, анод которого подключен к отрицательному полюсу первого конденсатора, положительный полюс которого через первый резистор, катушку испол- нительного реле, анод-катод первого тиристора соединен с отрицательной шиной блока приема информации, подключенной к аноду первого стабилитрона, управляющий электрод первого тиристора соединен с первым выводом второго резистора и первой

базой первого транзистора, второй вывод второго резистора подключен к отрицательной шине блока приема информации, вторая база первого транзистора через третий резистор подключена к катоду первого стабилитрона, к которому также подключена последовательная цепь, состоящая из четвертого, пятого резисторов и второго конденсатора, положительный полюс которого подключен к пятому резистору и эмиттеру первого транзистора, а отрицательный полюс подключен к отрицательной шине приемного блока, эмиттер первого транзистора соединен также через шестой резистор, анод-катод тиристора первого оптрона с отрицательной шиной приемного блока, све- тодиод первого оптрона катодом подключен к аноду светодиода второго оптрона, катод которого соединен с первым выводом катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с анодом светодиода первого оптрона и первым полюсом третьего конденсатора, второй полюс которого соединен с первым полюсом четвертого конденсатора, второй полюс которого соединен с первым выводом катушки индуктивности и первым выводом резистора второго оптрона, второй вывод которого соединен с первым полюсом четвертого конденсатора и отрицательным полюсом второго выпрямительного моста, положительный полюс которого подключен к катоду светодиода второго оптрона, вход второго выпрями- гельного моста подключен через трансреактор к второму и третьему выводу приемного блока, точка соединения первичной обмотки первого трансформатора напряжения и пятого вывода приемного блока через размыкающий контакт исполнительного реле соединена с первым выводом приемного блока, ключ переменного тока состоит из последовательной цепи силового симистб- ра и резистора, подключенной к второму и третьему полюсам сети наружного освещения, блок управления выполнен в виде блока контроля фаз, содержащий первый, второй, третий и четвертый выводы, причем первый вывод подключен к управляющему электроду силового симистора, а второй - к

катоду этого же симистора, третий вывод подключен к пулевому проводу, четвертый - к первому полюсу сети наружного освещения, третий и четвертый выводы блока управления образуют выводы первичной обмотки второго трансформатора напряжения, имеющего первую, вторую и третью вторичные обмотки, причем первая и вторая из них соединены последовательно и имеют

общую точку, которая подключена к отрицательному полюсу пятого конденсатора, положительный полюс которого соединен с катодом тиристора третьего оптрона. анод которого подключен к катоду диода, анод

этого диода соединен со свободным выводом второй вторичной обмотки второго трансформатора напряжения, свободный вывод первой вторичной обмотки которого подключен к первому выводу фазосдвигающего блока, второй вывод которого подключем к первому выводу блока управления,

второй вывод блока управления подключен

к аноду второго тиристора, катод которого

через седьмой резистор подключен к отрицательному полюсу пятого конденсатора, управляющий электрод второго тиристора через восьмой и девятый резисторы подключен к положительному полюсу пятого конденсатора, к точке соединения восьмого

и девятого резисторов подключен анодом третий тиристор, катод которого подключен к отрицательному полюсу пятого конденсатора, а управляющий электрод этого тиристора через десятый резистор подключен к

катоду второго тиристора, третья вторичная обмотка второго трансформатора напряжения через третий выпрямительный мост и одиннадцатый резистор подключена к второму стабилитрону, катод которого через

двенадцатый резистор подключен к второй базе второго транзистора, первая база которого через тринадцатый резистор, анод-катод светодиода третьего оптрона соединен с анодом второго стабилитрона, эмиттер

второго транзистора через четвертый конденсатор подключен к катоду светодиода третьего оптрона, а через четырнадцатый резистор - к катоду второго стабилитрона.

т is

,(F (Rl)

/ff