Устройство для защиты от несимметрии фазных токов Советский патент 1974 года по МПК H02H7/08 

1

Изобретение относится к релейной защите трехфазных электрических сетей и электроприемнинов, в частности электродвигателей. Известны устройства защиты от несимметрии фазных токов (напряжений), основанные на выделении переменной составляющей из напряжения на выходе трехфазного двухполупериодного выпрямительного моста, питаемого-от датчиков тока (напряжения). Принцип действия устройства заключается в срабатывании реагирующего органа при возрастании уровня действующего значения переменной составляющей, что имеет место в случае возникновения несимметрии.

Цель изобретения - повышение быстродействия защиты от нессимметрии фазных токов, в которой осуществляется выделение переменной составляющей напряжения, выпрямленного трехфазным двухполупериодным выпрями елъным мостом, пи.таемыу от датчиков фазных токов

В предлагаемом устройстве эта цель достигается введением дополнительных элементов: нуль-индикатора, схемы сравнения времени совпадения с заданным, диода и логического элемента И. Элементы включаются таким образом, что в защите осуществляется сравнение полупериода пульсации переменной составляющей выпрямлен0ного напряжения с заданным временем и в случае превышения полупериодом пульсации заданного времени на вькоде защиты появляется импульсный сигнал. Заданное время

5 выбирается так, чтобы оно было больше полупериода пульсации в трехфазном симметричном режиме и меньше полупериода пульсации в режиме обрыва одной фазы.

0

Благодаря включению входа нуль-индикатора соответствующей полярностью, а также наличию диода и логического элемента И исключается возможность ложного срабатывания защиты при переходных процессах в цепях защиты в моменты включения -и отключения электроустановки. На фиг, 1 приведена схема защиты; на фиг, 2 диаграммы токов; на фиг, 3 - диаграммы напряженки на элементах схемы, В устройство защиты (см.фиг, 1) входят трансформаторы тока I, с,3, нагруженные на активные сопротивления и включенные в каждую фазу. Вторичные обмотки трансформа торов тока, соединенные в звезду, подключены к трехфазному двухполуп риодному выпрямительному мосту 4, выходе которого через диод 5 и рез тор 6 включена цепь дифференцирова НИН выпрямленного напряжения - резистор 7 и конденсатор 8, Конденсатор 8 связан с входом нуль-индикатора 9, На выходе нуль-индикатора 9 находится схема -сравнения 10 времени сохранения знака производной выпрямленного напряжения с заданным временем. Выход схемы сравнения 10 соединен с первым вхо дом логического элемента И, а второй вход элемента 1-1 через резистор 12 соединен с выпрямительным мостом 4. С выхода логического элемента II снимается импульсный сигнал на отключение установки, В нормальном режиме работы защищаемой электроустановки по вторичным обмоткам трансформаторов тока 1,2,3 протекает симметричная система токов г , пропорциональная токам нагрузки, электроустановки и обо8начённая (я,(у|, и на фиг, 2а, При этом на выходе выпрнмительного моста 4 выпрямленное напряжение (см. фиг, 26) состоит из постоянной и переменной составляющих, причем переменная составляющая содержит, в основном, шестую гармонику (300 гд)« Переменная составляющая выпрямленного напряжения выделяется на цепи дифференцирования - конденсаторе 8, который заряжается и 1разряжается через нуль-индикатор 9 и резистор 7 с частотой 300 гц. На фиг, 2,в показана кривая производной выпpяuлe нoгo напряжения и обозначенная If ток конденсатора. При данной частоте пульсации переменной составляющей время сохранения знака производной составляет -/б-б-Уб еи. d. 5 ) В моменты, когда знак произ водной отрицателен, происходит разряд конденсатора 8, При направ лении тока разряда конденсатора 8 через нуль-индикатор 9 (показано стрелкой на фиг, -1) происходит его срабатывание;и выходе на время б появляется сигнал ивых,н.-и. ( ), Так как время существования этого сигнала оказывается меньше заданного времени-А-,,, то на выходе схемы сравнения 10 сигнала 6{вых,сх,ср, иб ( , ) и за1иита не работает. При обрыве фазы нарушается симметрия токов с во вторичных обмотках трансформаторов тока I, 2,3, На фиг, 3,а показаны токи во вторичных обмотках трансформаторов тока при обрыве фазы ( i i ), На выходе выпрямительного моста 4 переменная составляющая выпрямленного напряжения U/ (см, фиг 36), содержит, в основном,вторую гармонику (100 гц), В этом случае производная выпрямленного напряжения сохраняет свой знак в течение времени i,iT,,o f-iO ce c. На фиг, показана кривая производной выпрямленного напряжения при обрыве одной фызы В моменты совпадения тока разряда конденсатора 8 с током, обеспечивающим срабатывание нульиндикатора 9 (как указано стрелкой на фиг, 1) , на выходе нульиндикатора появляется сигнал авых,н.-и. (Фиг,3/), Сигнал с выхода нуль-индикатора 9 поступает на вход схемы сравнения lO времени сохранения сигнала с заданным временем Ъс,р как при обрыве фазы время сохранения знака производной выпрямленного напряжения , а следовательно и продолжительность сигнала на выходе нуль -индикатора также , будет больше заданного времени б, то на выходе схемы сравнения 10 появится сигнал вых,сх,ср, « показано на фиг, 3,Д. Сигнал с выхода схемы сравнения 10 поступает на первый вход логического элемента И ll, и при наличии на втором входе элемента И сигнала через резиотор 12 с выхода выпрямительного моста f элемент И срабатывает и выдает сиг нал на отключение установки или НУ сигнализацию об обрыве фазы,

Таким образом, при превышений времени сохранения знака производной выпрямленного напряжения заданного времени (время уставки) на выходе устройства появляется импульсный выходной сигнал. Время уставки должно обеспечить отстройку срабатывания устройства в нормальном режиме работы или при работе установки в условиях допустимой несимметрии токов нагрузки. В случае возникновения определенного установ ленного уровня несимметрии фазных токов устройство работает, как описано выше для случая обрыва фазы. В зависимости от коэффициента несим метрии время сохранения знака производной выпрямленного напряжения изменяется и находится в пределах 1,8 - 5,0 мсек.

Для отстройки от ложного срабатывания устройства при отключении защищаемой электроустановки, когда происходит разряд конденсатора 8 через нуль-индикатор 9, а время существования сигнала на выходе нуль-индикатора может превысить время уставки, введены в схем диод 5 и резистор 12. Во время переходного процесса, вызванного отключением установки на выходе выпря у1ительного моста напряжение отс;/тствует, поэтому на входе логического элемента И И через ре зистор Т2 сигнала нет, а конденсатор 8 через эту цепь разрядится не может благодаря наличию диода

Ложное срабатывание защиты при включении нагрузки в симметричном режиме, когда происходит заряд конденсатора 8 и его напряжение растет от нуля, исключено благодаря тому, что нуль-индикатор срабатывает именно при разряде конденсатора.

10

Предмет изобретения

Устройство для защиты от несимметрии фазных токов, содержа15щее трансформаторы тока в каждой фазе, нагруженные на активные сопротивления, подключенные к трехфазному двухполупериодному выпрямительному мосту, на выходе кото20рого находится цепь дифференциФования выпрямленного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, цепь дифференциро25вания выпрямленного напряжения, связанная с выпрямительным мостои через диод и резистор, соединена с нуль-индикатором, выход которого соединен со входом схемы

80 сравнения времени сохранения знака производной-выпрямленного паи ряжения с заданным временем, в выход схемы сравнения Jвязaн с одним из входов логического элемента И, другой вход которого соединен через резистор с упомянутым трехфазным двухпол перй одныы выпрямительным «остом, в выход злементв И связан с пепк

4U отключения.