Устройство для защиты электроустановок Советский патент 1976 года по МПК H02H7/00 

1

Изобретение касается устройств релейной защиты, Б частности трехфазной максимальнотоковой защиты, и может быть использовано для защиты электродвигателей, линий электропередачи, генераторов.

Известно реле защиты, содержащее схему сравнения токов, в которой параллельно пороговому элементу (нуль-индикатору) подсоединены конденсатор и ограничитель напряжения.

Однако схема сравнения этого реле не может быть использована для устройства защиты электроустановок с повыщенной чувствительностью к двухфазному и однофазному токам.

Известно также устройство для защиты электродвигателей, которое содержит трансформаторы тока, фильтры прямой и обратной последовательности, выпрямитель и исполнительный орган из двух резисторов, конденсаторов и реле с двумя обмотками.

Однако это устройство требует дополнительных фильтров прямой и обратной последовательности, потребляющих относительно больщую мощность.

Известно устройство для блокировки дифференциальной защиты, содержащее промежуточные трансформаторы, реле, две группы выпрямительных диодов с подсоединенной к ним схемой сравнения на резисторах и элемент времени на выходе схемы сравнения с нуль-индикатором.

Однако это устройство не имеет достаточной чувствительности при всех возможных видах короткого замыкания.

Целью изобретения является повыщение чувствительности к двухфазным и однофазным коротким замыканиям.

Это достигается тем, что параллельно одному из трех резисторов схемы сравнения подсоединен конденсатор.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - схема элемента времени; на фиг. 3 - графики напряжений на входах схемы сравнения в режиме трехфазного тока; на фиг. 4 - аналогичные графики в режиме двухфазного тока; на фиг. 5 - аналогичные графики в режиме одноф-азного тока.

Первичные обмотки промежуточных трансформаторов 1, 2 н 3 обтекаются соответственно токами фаз /А/С/В -(). К началам вторичных обмоток трансреакторов через первую группу выпрямительных диодов 4, 5, 6 подсоединен резистор 7, а к концам этих обмоток через вторую группу диодов 8, 9, 10 подсоединены резисторы 11 и 12, параллельно которым подключен сглаживающий конденсатор 13, имеющий относительно небольщую емкость. Резистор 7 является первым входом

схемы сравнения, а резистор И и 12 с конденсатором 13 - вторым входом. Обмотка 14 основного электромагнитного реле подсоединена к объединенному среднему выводу вторичных обмоток промежуточных трансреакторов, а также к совместной точке резисторов 7 и 12. В общем случае обмотка 14 может быть включена в цепи другой защиты. На выходе схемы сравнения подсоединен резистор 15 последовательно с диодом 16. Входные зажимы 17 и 18 элемента времени 19 через диод подсоединены к резистору 15. Элемент времени 19 также подсоединен к зажимам 20 источника стабилизированного постоянного (выпрямленного) напряжения. На выходе элемента времени 19 через резистор 21 подсоединена доиолнительная согласно включенная обмотка 22 основного электромагнитного реле, а также нуль-индикатор 23, который своим контактом ступенчато изменяет чувствительность основного электромагнитного реле путем изменения числа действующих витков обмотки 14.

Внутри элемента времени 19 (фиг. 2) на входе имеется полупроводниквый триод 24, при закрытом состоянии которого начинается заряд конденсатора 25 через резисторы 26 и 27. При открытии транзистора 24 конденсатор 25 быстро разряжается через резистор 26. Параллельно конденсатору 25 через резистор 21 подсоединена дополнительная обмотка 22 основного электромагнитного реле. Когда на заряжающемся конденсаторе 25 напряжение достигнет заданной величины, определяемой потенциалом на промежуточном выводе потенциометра 28, происходит срабатывание нульиндикатора 23. Порог срабатывания элемента времени 19 определяется потенциалом зажима 17 относительно минуса источника постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В режиме трехфазного тока на резисторе 7 возникает напряжение f/, состоящее из участков а, б, в, вызванных токами через соответствующие диоды (см. фиг. 3).

Аналогично на резисторе 12 возникает напряжение t/12, состоящее из участков г, д, е. Амплитуды f/7m и /7i2m упомянутых напряжений должны удовлетворять следующему уравнению

V7l2m 0,5 t/7m

При этом не будет моментов времени, когда бы напряжение на резисторе 12 превышало напряжение на резисторе 7, вследствие чего равняется нулю противодействующее напряжение на резисторе 15, создаваемое схемой сравнения. Поэтому возникающий ток через базу-эмиттер открывает транзистор в элементе времени 19, конденсатор 25 постоянно находится практически в разряженном состоянии, ток в дополнительной обмотке 22 практически равен нулю, нуль-индикатор 23 сработать не может.

Таким образом, в трехфазного тока у основного электромагнитного реле обтекается током только часть обмотки 14 и чувствительность этого реле понижена.

В режиме двухфазного тока, например, когда ток в трансреакторе 3 отсутствует, а токи в трансреакторах 1 и 2 равны по величине и и противоположны по фазе (фиг. 4), возникают участки времени, когда напряжение на резисторе 12 превыщает напряжение на резисторе 7 (на фиг. 4 эти участки заштрихованы

вертикально). Без подсоединения конденсатора 13 параллельно резистору 12, т. е. только на одном входе схемы сравнения, было бы невозможно возникновение упомянутых участков времени. Когда напряжение на резисторе

12 превышает напряжение на резисторе 7, возникает достаточное противодействующее наирялсение на резисторе 15, создаваемое схемой сравнения. Ток через базу-эмиттер транзистора 24 прекращается, транзистор закрывается, конденсатор 25 начинает заряжаться и также возникает существенный ток через дополнительную обмотку 22 основного реле. Если напрял ение на конденсаторе 25 при зарядах достигнет заданного значения, сработает нуль-индикатор 23 и своим контактом расшунтирует дополнительную часть обмотки 14 основного реле.

Таким образом, в режиме двухфазного тока в основном электромагнитном реле после срабатывания нуль-индикатора 23 обтекается током вся об.мотка 14, а в каждые полпериода на небольших участках времени появляются импульсы тока в дополнительной обмотке 22 основного реле. Нуль-индикатор повышает

чувствительность основного реле скачкообразно, а ток в дополнительной обмотке повышает чувствительность плавно, в зависимости от участков времени превышения напряжения на резисторе 12 относительно резистора 7, т. е.

в зависимости от положения возникшего режима между чистыми трехфазным и двухфазным токами.

В режиме однофазного тока, например, при наличии тока только в трансреакторе 1 (фиг.

5), участки времени, когда напряжение на резисторе 12 превышает напряжение на резисторе 7, становятся еще больше чем при двухфазном токе (здесь эти участки также заштрихованы вертикально).

Повышенная чувствительность защиты при двухфазном токе требуется для защиты электродвигателя в случае обрыва одной фазы, для создания в трехфазной защите с одним реле одинаковой чувствительности к трехфазным и

двухфазным повреждениям или для получения повышенной чувствительности к двухфазным повреждениям.

Повышение чувствительности защиты к однофазному току может понадобиться, например, когда третью ступень максимальной земляной заишты в сети ПО кв требуется выполнить как можно более чувствительной, однако этому препятствуют большие токи небаланса при трехфазном токе в нулевом (общем) проводе вторичных цепей трансформаторов тока.

Формула изобретения

Устройство для защиты электроустановок, содержащее проме куточные трансреакторы, две групны выпрямительных диодов с подсоединенной к ним схемой сравнения на резисторах, элемент времени на выходе схемы сравнения с подсоединенным к нему нуль-индикатором и исполнительное реле, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к двухфазным и однофазным коротким замыканиям, параллельно одному из трех резисторов схемы сравнения подключен конденсатор.

;

16

17

X / А / ; / / / / I / /

. V /

l-J г.

Ч У /

Фб/г. 3