УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ Советский патент 1969 года по МПК H02H7/26 H02H3/16 

Известно устройство для заш,иты линий электронере|дач постоянного то-ка от коротких замыканий. Оно содержит измерительный орган, подключенный через делитель напряжения и трансформатор тока к защищаемой лийии, о,рган выдержки времени и выходной орган.

Цель изобретения - увеличение надежности устройства. Для этого измерительный орган выполнен в виде кольцевого сердечника с оря.моугольной .петлей гистерезиса с .размещенными на нем входными обмотками, обмотками блокинг-генератора на полупроводниковом хриоде .и выходной обмоткой, с которой ;пода.ются однополярные импульсы напряжен.ия с постоянной .величиной 1вольт-временного кнтелрала на вход органа выдержки времени.

Для обеспечения стабильности выдержки :времени орган выдержки |в.ремвни может -выполнен в виде кольцевого сердечника с прямоугольной петлей тистереЭИса, на котором 3 1ста1новлены входная обмотка, обмотка сброса информации, обмотка термокомпенса.ции, об.мотка стабилизации выходных 1сигналов с подключенным к «ей нелинейным сопротивлением, например, цепочки, состоящей из двух парал-лельно-встречно в.ключенных .диодов и актив.пого сопротивления, и выходная обмотка, подающая сигнал на выходной орган, например, триггер с постоянной чувствительностью.

Для отстройки от переменной составляющей входного напряжения параллельно делителю напряжения люжет быть включена LC-цепоч,ка.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема цредлагаемого устройства.

Устройство состоит из бесконтактного измерительного органа 1, бесконтактного импульсного органа выдержки времени 2 и выходного органа 3.

Измерительный орган защиты, подключенг.ый к защищаемой линии через делитель напряжения и трансформатор то.ка 4, реагирует как на величину напряжения лннии передачи, так и на величину тока в линии передачи. Измерительный орган выполнен на сердечнике, имеющем иря моугольную петлю гистерезиса, .и служит для выявления короткого замыкания на защищаемой линии, а также получает информацию о состоянии линии передачи от трансформатора тока 4 и делительного выхода трансформатора напряжения 5, устанавливаемых в начале линии.

Иа кольцевом сердечнике измерительного органа размещены входные обмотки W и 2, обмотки Ws, W бло.кинг-1генератора на полупроводниковом триоде TI (устройство подхвата) |П выхо.дная обмогка W.

В схему измерительного органа входят также (сле(дующие элементы: промежуточный трансформатор тока ПТТ, служащий для согласования входа защиты с трансформатором тока 4, интегрирующая (сглаживающая) цепочка С - 1-Cz- 2-Q, используемая для уменьщения крутизны фронтОгВ вторичного тока ПТТ, кремниевые стабилитроны Д и Да, выполняющие функции ограничения, а также цепоч;ка , настроенная ;в резонанс на среднюю частоту 50 гц. Резонансная цепочка AQ служит для отстрой.ки из мерительного органа 01 вынужденной переменной составляющей входного нанряжения линии, имеющей частоту 50 гц, которая ноявляется При двухфазных опрокидываниях иевертора.

Входная цень измерительного органа по напряжению выполнена по схеме сравнения на кремниевом стабилитроне Дз. Наиряжение, снимаемое с выходного сопротивления делителя трансформатора напряжения 5, пропорциональное напряжению на линии передачи, сравнивается с натаряжением «зажигания кремниевого стабилитрона Дз- Для регулирО|Вания уставки измерительного органа по напряжению служит переменное сопротивление R, щунтирующее выходное сопротивление делителя трансформатора напряжения.

Изменение уставки измерительного органа по току осущест1вляется регулированием коэффициента трансформации промежуточного трансформатора така ПТТ.

В нормальном режиме работы линии передачи обмотка Wi магнитного сердечника 6, подключенная через сглаживающуЕО цепочку CiRiCzjRzCy к про межуточному трансформатору тока ПТТ, обтекается частью вторичного переменного тока ii этого трансформатора, а обмотка Wz-постоянным током /2, пропорциональным напряжению U на линии нередачи.

Число витков обмоток Wi и , а также уровень ограничения переменного тока /ь протекающего в обмотке Wi, выбраны таким образом, что в нормальном режиме работы линии передачи изменение магнитного состояния сердечника 6, возникающее под действием тока LI, происходит на участке насыщения петлн гистерезиса.

Получающийся при этом перепад индукции, в связи с большой степенью прямоугольности гистерезясной петли намагничивания сердечника, весьма мал.

Амплитуда импульсного напряжения, снимаемого (В этих условиях с обмотки W, сердечника (являющейся выходом измерительного органа), практически раена нулю и поэтому не оказывает влияния на по;следующие элементы защиты.

При корот.ком замыкании на линии передачи выпрямленное напряжение U на лини,и снижается до величины остаточного, и ток /2 в обмотке Wz, питающейся от делителя трансформатора напряжения 5, в связи с наличием в цели кремниевого стабилитрона Дз спадает до нуля.

Вторичный ток промежуточного трансформатора тока при коротком замыкании в линии передачи увеличивается незначительно в связи с наличием на выпрямителе линии передачи регулятора тока. Ток /i в обмотке Wj сердечника остается неизменным за счет ограничения его кремниевыми стабилитронами Д1 и Да.

Амплитудное значение ампервитков обмотки (ЛW) Wi выбрано таким, что

при уменьшении тока /з в обмотке Wz до нуля, оно является достаточным для обеспечения перемагни чивания сердечника измерительного органа по малому частному циклу. В результате этого за счет перевода намагниченности

сердечника за колено петли намагничивания резко увеличивается перепад индукции и значение магнитной проницаемости. Поэтому резко возрастает связь между обмотками Уз и W сердечника, входящими в схему устройства

подхвата.

В этом случае во время действия е обмотке Wi сердечника положительной полуволны тока ii на базовой обмотке W возникает импульсное напряжение, приложенное в прямом направлении ,к эмиттерному переходу триода подхвата Г. Это напряжение достаточно для первоначального приоткрывания триода Т. Поэтому вследствие сильной положительной обратной связи между коллекторной и базовой

цепями триода Г возникает лавинообразный процесс нарастания коллекторного тока триода. По коллекторной цепи и, следовательно, по обмотке W-i проходит кратковременный импульс тока. Описанный процесс, по существу,

является блокияг-процессом и заканчивается, когда магнитная проницаемость сердечника снова снижается, т. е. после насыщения сердечника IB направлении, противоположном первоначальному. Таким образом, под. действием

коллекторного импульса тока триода Т магнитный сердечник 6 измерительного органа окажется полностью перемагниченным. В процессе этого перемагничивания на выходе измерительного органа, т. е. на обмотке W сердечника 6 возникает импульс напряжения.

В момент прохождения тока /i через нуль малнитный сердечник будет находиться в устойчивом состоянии, характеризуемом максимальным значением остаточной индук1ции

-{--В . Затем под действием отрицательной полуволны тока i сердечник будет перемагничен в обратном направлении и возвращен в исходное -магнитное состояние с отрицательным значением остаточной индукции - В. Если короткое замыкание линии передачи будет устойчивым, то описанный процесс перемагничивания ;сердечника будет непрерывно повторяться. Частота перемагничиваний сердечника при этОМ |будет задаваться частотой вторичного тока трансформатора така 4, т. е. частотой промышленной сети переменного тока, и составит 50 гц.

Таким образом, срабатывание измерительного органа защиты будет характеризоваться импульсов напряжения, следующих с частотой 50 гц, т. е. через 0,02 сек. Параметры этих импульсов такие как крутизна фронта, амллитуда будут в ап;ре дел©нной степени зависеть от витковых данных обмотоК W: и W сердечника, тепа примененного триОДа TI и т. д. Однако эти импульсы будут калиброванными, так .как значение вольтсекундного илтеграла, определяемого площадью петли предельного цикла перемагничивания сердечника, для всех импульсов будет одинаково и постоянно, т. е.; Sudi 2Ф, iconst, где Ф -поток насыщения сердечника. Импульсы напряжения с постоянным вольтсекундным интегралом снимаются е выхода измерительного органа и через диод Д, предназначенный для выделения серии однополярных импульсов, поступают на вход органа выдержки времени. Орган выдерж ки времени представляет собой магнитное импульсное реле времени, выполненное на основе из-вестного магнитного ступенчатого счетчи-ка импульсов. Элемент времени состоит из магнитного сердечника 7 с прямоугольной петлей намалнпчивания, устройства сброса инфор.мации, выполненного на полупроводни1ковом триоде Т.2, и ценочки, составленной из двух параллельновстречно включенных кремниевых диодов Д, Дв, а также сопротивления R Считающим элементом схемы является магнитный сердечник 7 с прямоугольной петлей гистерезиса, который постепенно по мере поступления в Обмотку WQ-(входную органа выдержки времени) импульсов напряжения от измерительного органа, намагничивается по чгстным циклам до насыщения. Насыщение сердечника происходит после поступления заданного числа имнульсов, т. е. через онределенное вре.мя, рав1ное t n -, где п - число импульсов с постоянным вольтсекундным интегралом, необходимое для насыщения сердечника; / 50 гц - частота следования импульсов. Фиксация .момента насыщения сердечника, т. е. момента окончания счета выдержки времени и срабатывания элемента времени, производится по возрастанию импульсов обратного напряжения (импульсов самоиндукции), индуктируемых в обмотках сердечника 7 в процессе затухания входных импульсов. Выдержка времени реле плавно регулируется в пределах 0,,5 сек с помощью иеременного сопротивления ReСброс инфор.мации, накопленной сердечником 7 элемента времени, к моменту устранения iKopoTKoro замыкания линии или отключения передачи, нроисходит автоматически после возврата измерительного органа защиты в исходное положение. Для сброса информации и возврата органа 1выдержки времени исходное состояние используется постоянный ок, нормально протекающий по обмотке сброса инфор.маЦии W-; сердечника 7. Для управления тока сброса служит полуроводниковый триод Го, работающий в клюевом режиме. Триод Го управляется напряением, снимаемым с соирот 1вления R-;, вхоящего в схему устройства подхвата измерительного органа защиты. Параметры элементов базовой цени триода Т выбраны таким образом, что сброс информации обеснечивается за два периода промышленной частоты после возврата измерительного органа. Закрытие же триода Т, определяющее время готовности органа щыдержки времени ;к работе, происходит практически мгновенно после поступления первого импульса от измерительного органа. Обмотка стабилизации выходных сигналов s сердечника нагружено на цепочку, состоящую из диодов Д, Дб н сопротивлен 1я 5Применение этой цепочки за счет нелинейности ирямых ветвей вольт-амиерных характеристик диодов позволило стабилизировать амплитуды импульсов обратного напряжения при счете выдержки времени и изменить характер нарастания этих импульсов при насыщении сердечника, что, в свою очередь, обеспечило весьма точную фиксацию момента насыщения сердечника. Обмотка Ws сердечника и диод Ду служат для компенса|Ции температурной погрешности органа выдержки времени. Обмотка WQ является выходо.м органа выдержки времени. После срабатывания органа выдерл ки времени под действием первого возросшего импульса обратного напряжения отрицательной полярности запускается выходной орган 3. Выходной орган 5 служит для усиления и преобразования в постоянное напряжение импульсной информации, полученной от органа выдержки времени. Выходной орган представляет собой обычный реактивный триггер, выполненный на полупроводниковых триодах УЗ и Т. Порог срабатывания триггера определяется величиной заиирающего напряжен ш смещения, создаваемого за счет падения напряжения на пря.мом сопротивлении кремниевого диода Дз от протекания по нему неуправляемого коллекторного тока нормально закрытого триода Т. Выходной орган защиты может непосредственно воздействовать на стандартное исполнительное электромеханическое реле, например, типа РП-812. Катушка S реле включается в коллекторную цепь нормально закрытого триода Ti триггера параллельно диоду Д. После переброса триггера исполнительное промежуточное реле срабатывает и удерживается в этом состоянии 1ДО момента отключения передачи, Для питания устройства защиты используется маломощный стабилизированный ксточшгк постоянного тока с напряжением 9.0 в.

Предмет изобретения

1. Устройство для защиты линий электропередач .постоянного тока от коротких замьжаыий, содержащее измерительный орга-н, подключенный через делитель напряжения и трансформатор тока к защищаемой линии, орган выдержки времени и выходной орган, отличающееся тем, что, с щелью увеличения «адежности устройства, измерительный орган выполнен в виде кольцевого сердечника С Прямоугольной петлей гистерезиса, с размещенными «а нем входными обмотками, обмотками бло,кинг-генератора на полупроводни.ко,во:М триоде и выходной обмоткой, с «оторрй подаются однополяриые импульсы напряжения с постоянной величиной вольт-временного интеграла на ВХОд органа выдерж-ки времени.

2.Устройство ло :п. 1, отличающееся , что, .с -целью обеспечения стабильности выдержки времени, орган выдерж.ки времени выполнен в виде кольцевого сердечника с прямоугольной летлей гистерезиса, на котором установлены входная обмотка, обмотка сброса информации, Обмотка термокомпенсации, обмотка стабилизации выходных сигналов с под1ключенным к ней нелинейным сопротивлением, например, цепочки, состоящей из Двух Параллельно-встречно включенных диодов и а.ктИВнаго сопротивления, и выходная обмотка, подающая сипнал на выходной орган, например, триггер с :по.стояяной чувствительностью.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью отстройки -от переменной составляющей входного напряжения, параллельно целителю напряжения включена LC-цепочка.