Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электроустановок переменного тока от коротких замыканий.

Целью изобретения является обеспечение селективной работы устройства.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство для максимальной токовой Защиты электроустановки переменного тока содержит трансформаторы 1, 2 тока, предназначенные для включения в две фазы защищаемой электроустановки и вторичные обмотки которых имеют общую точку, три тиристора 3. 4, 5, подключенные к вторичным обмоткам каждого трансформатора тока. Последние соединены с трехфазным двухполупериодным выпрямителем 6. к отрицательному полюсу которого подключен один вывод основной обмотки 7 исполнительного элемента 8, а к положительному полюсу - один вывод измерительного элемента 9, размыкающий контакт 10 которого подключен между точкой соединения управляющих электродов тиристоров 3, 4, 5 и нулевой точкой звезды, образованной их анодами/Последовательно и согласно с основной обмоткой 7 исполнительного элемента 8 включена дополнительная обмотка 11. через резистор 12 подключенная к положительному полюсу выпрямителя 6. Измерительный элемент 9 выполнен в виде первого 13, второго 14, третьего 15, четвертого 16 и пятого 17 делителей напряжения на резисторах, первого 18 и второго 19 компараторов, времязадающего органа 20.

00

о

00

ON

СО

00

включающего усилитель на транзисторе 21, коллекторной нагрузкой которого являются последовательно включенные резисторы 22 и конденсатор 23, выходного органа 24, включающего транзистор 25, коллекторной нагрузкой которого является обмотка реле 26, стабилизатора 27 напряжения, включающего стабилитрон 28, последовательно включенные резистор 29 и конденсатор 30. При этом первый вывод первого делителя напряжения объединен с анодом диода 31 и является первым выходом измерительного элемента 9, вторым выходом которого является точка соединения вторых выводов обмотки реле 26, первого 13, второго 14 и четвертого 16 делителей напряжения, конденсатора 30,анода стабилитрона 28 и конденсатора 23.

Устройство работает следующим образом. .

При отсутствии короткого замыкания в защищаемой электроустановке токи вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 тока в основном протекают через верхние диоды выпрямителя 6, резистор 12 и дополнительную обмотку 11, размыкающий контакт 10 измерительного элемента 9 и управляющие электроды тиристоров 3, 4 и 5, вызывая отпирание последних.

Через нижние диоды выпрямителя 6 и основную обмотку 7 исполнительного элемента 8 протекает незначительная величина тока вследствие того, что величина сопротивления контура - дополнительная обмотка 11, резистор 12 и открытые тири- сторы 3, 4, 5 - значительно меньше сопротивления, основной обмотки 7 исполнительного элемента 8 и измерительного элемента 9.

При этом от трансформатора 1. тока од- на„полуволна вторичного тока замыкается через верхний диод выпрямителя 6, дополнительную обмотку 11, резистор 1.2 И размы- кающий контакт 10 измерительного элемента, управляющий электрод тиристо- ра 4, а обратная гтолу вол на - через верхний диод выпрямителя 6, дополнительную обмотку 11, резистор 12, контакт 10 измерительного элемента 9, управляющий электрод тиристора 3. От трансформатора 2 тока одна полуволна вторичного тока замыкается через диод выпрямителя 6, дополнительную обмотку 11, резистор 12 и размыкающий контакт 10 измерительного элемента 9 и управляющий электрод тиристора 4, а обратная полуволна - через диод выпрямителя 6, дополнительную обмотку 11, резистор 12 и контакт 10 измерительно- . го элемента 9 и управляющий электрод тиристора 5. При достаточной величине

мгновенного значения вторичного тока ти- ристоры 3, 4 и 5 поочередно открываются, замыкая вторичные токи через себя, верхние диоды выпрямителя 6, дополнительную

обмотку 11, резистор 12 и контакт 10 измерительного элемента 9, шунтируя основную обмотку 7 исполнительного элемента 8 и нижние диоды выпрямителя 6. В этом режиме реле 26 измерительного элемента 9 не

срабатывает из-за недостаточной величины падения напряжения на обмотке 11 и резисторе 12. Стабилитрон 28 стабилизатора 27 напряжения не открывается, а величины сопротивлений в плечах делителей 13 и 14

5 напряжения выбраны таким образом, что потенциал второго входа компаратора 18 остается выше потенциала первого входа и компаратор не переключается. При этом транзистор 21 усилителя времязадающей

0 цепи 20 остается закрытым, потенциал второго входа второго компаратора 19, подклю- ченного к резисторам делителя 16 напряжения, выше потенциала его первого входа и он также не переключается. Транзи5 стор 25 остается закрытым и реле 26 не срабатывает. Реле 26 измерительного элемента 9 находится в таком состоянии до момента достижения величиной падения напряжения на резисторе 12 и обмотке 11

0 значения, равного напряжению стабилизации стабилитрона 28, Этот момент наступает при протекании тока короткого замыкания.

При возникновении короткого замыка5 ния напряжение на делителе 13 увеличивается, а напряжение на делителе 14 остается постоянным вследствие перехода стабилитрона 28 в режиме стабилизации. Компаратор 18 срабатывает, транзистор 21

0 усилителя открывается и конденсатор 23 через регулируемый резистор 22 заряжается до напряжения переключения компаратора 19. Открывается транзистор 25 усилителя 24, срабатывает реле 26 и размыкает свой

5 контакт 10. Тиристоры 3, 4 и 5 поочередно при переходе тока через ноль запираются. Вследствие этого к выходу трехфазного двухполупериодного выпрямителя 6 подключается основная обмотка 7 йсполнитель- 0 ного элемента 8. При коротком замыкании между фазой сети, в которой не установлен трансформатор тока, и одной из фаз трансформатором 1 или 2 тока полуволна тока, например, от трансформатора 1 замыкается

5 через верхний диод выпрямителя 6, измерительный элемент 9 (и через параллельно включенную цепь с дополнительной обмот кой 11 и резистором 12), основную обмотку 7 и нижний диод выпрямителя 6, а обратная - через другой верхний диод выпрямителя

6, резистор 12, обмотку 11 (и параллельно подключенный к ним измерительный элемент 9), обмотку 7 исполнительного элемента 8,и другой нижний диод выпрямителя 6. От трансформатора 2 тока одна полуволна тока замыкается через верхний диод выпрямителя 6, через указанные выше цепи и нижний диод выпрямителя, а обратная - через другой верхний диод выпрямителя 6, те же цепи и другой нижний диод выпрямителя. Исполнительный элемент 8 срабатывает и отключает защищаемую электроустановку.

i При двухфазном коротком замыкании между фазами, в которых установлены трансформаторы 1 и 2 до срабатывания реле 26 элемента 9, срабатывает по три или два верхних диода выпрямителя и три или два тиристора в зависимости от того, встречно или согласно соединены между собой вторичные обмотки трансформаторов 1 и2.

После срабатывания реле 26 элемента 9 и размыкания контакта 10 тиристоры 3i 4 и 5 при очередной полуволне тока не открываются, вследствие чего ток замы кается через основную обмотку 7 элемента 8 и три (либо два) нижних диода выпрямителя.

При трехфазном коротко.м, замыкании токи смещены по фазе на 120°, вследствие чего до срабатывания реле 26 измерительного элемента 9 работают все три тиристора 3, 4, 5, после срабатывания реле 26 элемента 9 - три .верхних и три нижних диода выпрямителя 6.

Задержка срабатывания измерительного элемента 9 плавно либо ступенчато регулируется изменением величины сопротивления резистора 22 в широком диапазоне. Это позволяет обеспечить селективное отключение только поврежденного участка сети и сократить перерывы в электроснабжении электроустановок. Кроме того, обеспечивая задержку срабатывания устройства при протекании тока сверх номинального, устройство может быть использовано и для защиты электроустановок от перегруза.

Так как устройство функционирует без дополнительного источника питания, а лишь за счет протекания тока в токовых цепях, селективность и защита от перегрузки обеспечиваются даже при ручном управлении электроустановками, что особенно ценно при эксплуатации ответственных потребителей (шахты, рудники и др.).

Формула изобретения

Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки переменного тока, содержащее трансформаторы тока.

предназначенные для включения в две фазы защищаемой электроустановки и вторичные обмотки которых имеют общую точку, три тиристорэ, подключенные к вторичным об- 5 моткам каждого трансформатора тока, по следние соединены с трехфазным двухполупериодным выпрямителем, к отри цательному полюсу которого подключен один вывод основной обмотки исполнитель- Q ного элемента, а к положительному полюсу - один вывод измерительного элемента, размыкающий контакт которого подключен между точкой соединения управляющих электродов трех тиристоров и нулевой точ5 кой звезды, образованной анодами трех тиристоров, последняя соединена с другим выводом основной обмотки исполнительно- го элемента, последовательно и согласно с которой включена дополнительная обмотка

0 исполнительного элемента, отличающееся тем, что, с целью обеспечения селективной работы устройства, дополнительно введен резистор, включенный между положительным полюсом трехфазного двухполу5 периодного выпрямителя и вторым выводом

. дополнительной обмотки исполнительного

элемента, при этом отрицательному выводу

указанного выпрямителя подключен другой

вывод измерительного элемента, который

0 выполнен в виде первого, второго, третьего, четвертого и пятого делителей напряжения на резисторах, первого и второго компараторов, времязадающего органа, включающего усилитель на транзисторе.

5 коллекторной нагрузкой которого являются последовательно включенные резистор и конденсатор выходного органа, включающего транзистор, коллекторной нагрузкой которого является обмотка реле, стабилиза0 тора напряжения, включающего стабилитрон, последовательно включенные резистор и конденсатор, при этом первый вывод первого делителя напряжения объединен с анодом диода и является первым

5 выводом измерительного элемента, средние выводы первого делителя напряжения и второго делителя напряжения подключены соответственно к второму и первому входам первого компаратора, выход которого сое0 динен с первым выводом третьего делителя напряжения средний вывод которого соединен с базой транзистора времязадающего органа, к общей точке резистора и конденсатора которого подключен первый вход

5 второго компаратора, второй вход которого соединен со средним выводом четвертого делителя напряжения, выход второго компаратора соединен с первым выводом пятого делителя напряжения, средний вывод которого соединен.с базой транзистора выходного органа, параллельно выходу выходного органа включен стабилитрон стабилизатора напряжения, катод указанного стабилитрона соединен с первой обкладкой конденсатора, через резистор подключен к катоду диода, а также соединен с эмиттером транзистора выходного органа.вторыми выводами пятого и четвертого делителей напряжения, эмиттером транзистора времязадающего органа, вторыми вывода0

ми третьего и второго делителей напряжения, вторая обкладка конденсатора стабилизатора напряжения объединена с анодом стабилитрона, с вторыми выводами обмотки реле выходного органа и четвертого делителя напряжения, второй обкладкой конденсатора времязадающего органа, вторыми выводами второго и первого делителей напряжения, последний является вторым выводом измерительного элемента.

Сущность изобретения: выполнение измерительного элемента, времязадающего органа, выходного органа определенным образом позволяет обеспечить селективную работу устройства. 1 ил. fe