(54) УСТРОЙСТВО ВЫБОРА ФИДЕРА
1
Предлагаемое устройство выбора фидера относится к области релейной защиты распределительных электрических сетей и может быть использовано в системе быстродействующей защиты от поражения электрическим током человека при прикосновении его к одной из фаз высоковольтной сети с изолированной нейтралью.
Так как необходимость быстродействия при обеспечении селективности в подобных устройствах является основным, схема должна работать только на переходном процессе. Из сравнения принципов построения схем, реагирующих на переходные процессы при однофазных замыканиях на землю, следует, что наиболее целесообразным является использование в схемах входных элементов логического действия.
Известная централизованная защита от замыканий па землю карьерных сетей состоит из блоков сравнения, усиления, запоминания, запрета повторного действия, порогового детектора и выходного блока управления.
Такое устройство характеризуется низким быстродействием (до 45 мсек) за счет включения в базовые цепи триодов блока сравнения параллельной цепочки из резистора и конденсатора, являющейся элементом сравнения сигналов токов нулевой последовательности (ТИП).
Непременным условием для правильной работы блока сравнения является наличие напряжения на сравнивающем элементе, равного амплитуде наибольшего сигнала ТИП, снимаемого с одного из исправных фидеров. Напряжение на сравнивающем элементе, достигнувшее порогового значения, запирает в блоке сравнения триоды, на входы которых подаются сигналы ТНП с исправных фидеров, в
то время как триод, на вход которого поступает сигнал ТНП от поврежденного фидера, открыт.
Напряжение на конденсаторе в блоке сравнения указанного устройства достигает порогового значения с большим отставанием по времени от скорости нарастания сигналов ТНП на входах триодов блока сравнения, что приводит к их отпиранию на время заряда конденсатора до порогового напряжения.
Применение (для увеличения быстродействия) вместо электромагнитных реле, являюшихся в устройстве исполнительными органами, быстродействующих бесконтактных элементов приводит к ложному срабатыванию
устойства.
Предназначенный для однократности действия конденсатор в блоке сравнения создает значительную задержку по времени срабатывания устройства в целом, в результате чего
его невозможно применять в системе защиты
человека от поражения электрическим током, где время выбора поврежденного фидера по условиям требования безопасности должно превышать 2 мсек.
Для увеличения быстродействия устройства, обнаруживающего фидер, на котором возникло однофазное замыкание на землю через организм человека, блок сравнения содержит сравнивающий элемент на резисторе, включенный в цепи эмиттеров триодов, базовые цепи которых присоединены через согласующиеся резисторы к выпрямительным мостам, в базовые цепи триодов блока усиления включены конденсаторы, а блоки запоминания и сброса включены встречно-параллельно.
На чертеже изображена принципиальная схема предложенного устройства.
Устройство содержит:
блок сравнения, включающий триоды 1, эмиттеры которых через резистор 2 и разделительный диод 3 присоединены к источнику питания, а базы триодов 1 через резисторы 4 и выпрямительные мосты 5 присоединены к трансформаторам тока нулевой последовательности 6, /, 8, при этом выпрямительные мосты 5 положительным выходом подключены к резистору 2 и аноду диода 3;
блок усиления, состоящий из триодов 9, базы которых присоединены к коллекторам триодов 1, а в цепях коллекторов триодов 9 включены делители нанряжения на резисторах 10, И, к этим делителям напряжения присоединены базы триодов 12, а их эмиттеры - к делителям напряжения на резисторах 13, 14, параллельно резисторам И включены конденсаторы 15;
блок запрета повторного действия, собранный на сдвоенном триоде 16 и резисторах 17, 48;
блок запоминания, состоящий из триодных тиристоров 19, цепи управления которых присоединены к коллекторам триодов 12 усилительного блока, катоды - к эмиттеру триода 20, а аноды подключены к источнику питания через диоды 21 и резисторы 22, база триода 20 присоединена через резистор 23 к эмиттеру триода 24;
блок спроса, собранный по схеме триггера Шмитта на триодах 25, 26, времязадающая цепочка которого на резисторе и конденсаторе через диоды 27 присоединена к анодам триодных тиристоров 19 блока запоминания, а коллектор триода 26 через диод 28 и резистор 29 присоединен к базе триода 24 блока запоминания;
пороговый детектор, собранный по схеме триггера Шмитта на триодах 30, 31 с усилительным каскадом на триодах 32, где входная цепь базы триода 30 через резисторы 33 и выпрямительный мост 34 подключена к фильтру напряжения нулевой последовательности (3Uo),
выходной блок управления, содержащий усилительные каскады на триодах 35 с делителями напряжения на резисторах 36, 37 в цепях эмиттеров, резисторы смещений 38 в базовых цепях, триодные тиристоры 39, цепи управления которых подключены к коллекторам триодов 35, диоды 40, подключенные анодами к катодам триодных тиристоров 39, а катодами к базе триода 20 блока запоминания, диоды 41, аноды которых присоединены к коллектору триода 32 порогового детектора, а катоды - к базам триодов 35, диоды 42, анодами присоединенные к анодам диодов 21 блока запоминания, а катодами - к базам триодов 35.
Б исходном состоянии триоды 1 и 9 блоков сравнения и усиления закрыты из-за отсутст15 ВИЯ сигналов на выходах трансформаторов тока нулевой последовательности 6-8. Триоды 12, работающие в ключевом режиме, глубоко заперты положительными потенциалами,, снимаемыми с резисторов 14 и прикладываемыми к базам триодов через резисторы 11 соответственно. Из-за отсутствия отрицательного смещения на базе триода 16 триоды блока запрета таклсе закрыты. Триодные тиристоры 19 блока запоминания закрыты, а триоды 20,
5 25 открыты. Триод 25 блока сброса закрыт, триод 26 открыт, и в цепи базы триода 24 протекает ток: плюс источника, эл-шттер-коллектор триода 32, диод 28, база-эмиттер триода 24, минус источника. Триод 30 порогового детектора закрыт, так как на его входе отсутствует напряжение нулевой последовательности, триоды 31, 32 открыты, и в цепи коллектора триода 32 протекает ток: нлюс источника, эмиттер - коллектор триода 32, диоды
5 41, резисторы смещения 38, минус источника. Работающие в ключевом режиме триоды 35 выходных элементов унравления закрыты положительными потенциалами, снимаемыми с резисторов 37 и прикладываемыми к их базам через открытый триод 32 и диоды 41. Триодные тиристоры 39 выходных элементов управления также закрыты.
С возникновением однофазного замыкания на землю на одном из фидеров на выходах
5 трансформаторов тока нулевой носледовательности 6-8 появляются сигналы, причем на поврежденном фидере (например, где установлен трансформатор 8) амплитуда сигнала по абсолютной величине равна сумме
0 сигналов на неповрежденных фидерах. При этом ток протекает по цепи: выпрямительный мост 5 (трансформатор 8), резистор 2, эмиттер-база триода 1 блока сравнения, выпрямительный мост 5.
5 При протекании тока на резисторе 2 выделяется положительный потенциал, больший по амплитуде, чем сигналы, снимаемые с трансформаторов 6, 7 и направленные встречно им. Вследствие этого два триода 1 блока
0 сравнения остаются закрытыми, а третий триод 1 открыт. Этим обуславливается протекание токов по цепям: плюс источника, резистор 17, разделительный диод 3, резистор 2, эмиттер- коллектор триода 1, база - коллектор
триода 9, минус источника; плюс источника,
резистор 17, эмиттер база триода 12, резистор 10, эмиттер - коллектор триода 9, минус источника; плюс источника, резистор 17, эмиттер - коллектор триода 12, управляющий электрод триодного тиристора 19, эмиттер - коллектор открытого триода 20, минус источника.
При этом триодный тиристор 19 открывается, и на базу триода 16 блоказапрета подается отрицательное смещение, триоды блока запрета открываются.
Открытый первый триод 16 блока запрета шунтирует блоки сравнения и усиления по постоянному току коллекторного питания, тем самым запрещая подачу сигналов на управляющие электроды триодных тиристоров 19 блока запоминания.
Кроме того, при открывании триодного тиристора 19 начинает заряжаться конденсатор времязадающей цепочки блока сброса.
Когда напряжение на конденсаторе времязадающей цепочки достигает значения, равного пороговому, срабатывает триггер Шмитта блока сброса, триод 25 открывается, триоды 26, 24, 20 закрываются. Триодный тиристор 19 также закрывается, и устройство приводится в исходное состояние. Время запоминания регулируется переменным резистором времязадающей ценочки.
На вход порогового детектора через разделительный трансформатор подается напряжение нулевой последовательности При этом триод 30 открывается по цепи: выпрямительный мост 34, эмиттер - база триода 30, резисторы 33, выпрямительный мост 34. Триоды 31 закрываются, снимая общий запрет со входов выходных элементов управления.
Падение напряжения на резисторах 22 меньще падения напряжения на резисторах 37, поэтому к базам триодов 35 прикладывается положительный потенциал, и они остаются закрытыми.
При открытом триодном тиристоре 19 на резисторе 22 выделяется отрицательный потенциал, почти равный потенциалу источника, диод 42 запирается, снимая второй запрет с базы триода 35.
При открывании триодного тиристора 39 накладывается запрет на срабатывание блока запоминания током, протекающим по цепи: плюс источника, анод - катод открытого триодного тиристора 39, диод 40, резистор 23, коллектор - эмиттер открытого триода 24, минус источника.
Сигнал на управление исполнительным элеRieHTOM снимается с выхода (выхз).
Работа устройства аналогична описанной при возникновении однофазных замыканий на землю на любом фидере.
Число защищаемых фидеров может быть произвольным при соответствующем увеличеНИИ числа каналов в блоках сравнения, усиления, запоминания и числа выходных элементов управления.
Использование указанного устройства в системе защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении его к токоведущим частям высоковольтной сети позволяет устранить смертельный исход при электротравме благодаря быстрому (до 2 мсек) выбору фидера, на котором произощла травма,
его запоминанию и последующему отключению.
Предмет изобретения
Устройство выбора фидера, на котором произощло однофазное замыкание, содержащее последовательно соединенные источники токов
нулевой последовательности, выпрямительные мосты, блоки сравнения, усиления, запоминания, запрета повторного действия, пороговой детектор и выходной блок управления, отличающееся тем, что, с целью ускорения
срабатывания устройства, блок сравнения содержит сравнивающий элемент на резисторе, включенный в цепи эмиттеров триодов, базовые цепи которых присоединены через согласующие резисторы к выпрямительным мостам,
в базовые цепи триодов блока усиления включены конденсаторы, а блоки запоминания и сброса включены встречно-параллельно.
