Устройство для защиты трехфазного выпрямителя от внутреннего короткого замыкания Советский патент 1979 года по МПК H02H7/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите трехфазных выпрямителей в режиме несимметричных коротких замыканий, сопровождающихся протеканием сверхтоков, содержащих больщие апериодические слагающ,ие, и защите трехфазных выпрямителей на неуправляемых вентилях, применяемых в схемах плавки гололеда на ВЛ постоянным током.

Известны устройства для защиты трехфазного выпрямителя в режиме внутренних (несимметричных) коротки-х замыканий, в которых для предотвращения отказа защиты при насыщении трансформаторов тока используется факт существования асимметрии токов повреждения относительно оси времени (наличия в токах повреждения апериодических слагающих) 1.

Основными недостатками описанного устройства являются необходимость создания специальных защитных трансформаторов тока с двумя первичными обмотками, а также возможность насыщения трансформатора тока, включенного на разность токов в фазах с одинаковыми апериодическими слагающими, и отказ защиты за счет сдвига

между периодическими слагающими токов, если нагрузка, трансформатора близка к допустимой на.грузке по условию 10% погрешности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты трехфазного выпрямителя от внутреннего короткого замыкания, содержащее трансформатор тока с трансреактором во вторичной цепи, к концам которого подключены пофазно селекторы и-мпульсов положительной полярности с пороговыми блоком и реагирующим органом на выходе 2.

Основным недостатком защиты является ее возможный отказ при насыщении защитных трансформаторов тока и искажении формы вторичного тока. Насыщение защитных транс(|:)орматоров тока, как правило, будет иметь место при рассматриваемых аварийных режимах вследствие содержания в токах повреждения значительных апериодических слагающих. При этом во вторичном токе трансформаторов тока могут появиться бестоковые паузы на уровне, соответствующем току срабатывания реле. Целью изобретения является повышение надежности защиты при насыщении магнитопроводов защитных трансформаторов тока. Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазного выпрямителя от внутреннего короткого замыкания, содержащее трансформатор тока с трансреактором во вторичной цепи, к концам которого подключены пофазно селекторы импульсов положительной полярности с пороговым блоком и реагирующим органом на выходе, дополнительно снабжено логическим элементом НЕ, сглаживающим конденсатором и вторым, для каждой фазы, селектором импульсов положительной полярности, подключенным к одному концу трансреактора и его выведенной средней точке, между объединенными выводами указанных селекторов импульсов положительной полярности по- длительности и общей точкой включен сглаживающий конденсатор, а между пороговым блоком и реагирующим органом включен логический элемент НЕ. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - формы тока трансформатора тока от внутреннего короткого замыкания и при нагрузочном режиме выпрямителя и формы сигналов в различных точках предлагаемого устройства; на фиг. 3 - формы первичного и вторичного токов трансформатора тока при его насыщении в аварийном режиме. Условные обозначения на чертежах: i - ток в аварийном и нагрузочном режимах;UTP- напряжение трансреактора, изам - напряжение замера, Усид (1,2) напряжение на выходах селекторов импульсов положительной полярности по длительности; Ifcg - напряжение на сглаживающем конденсаторе Сд; ii - первичный ток; is - вторичный ток. Устройство (фиг. 1) состоит из трансформатора 1, трансреактора 2, селекторов 3, 4 импульсов положительной полярности по длительности сглаживающего конденсатора 10 порогового блока, логического элемента 6 НЕ, реагирующего органа 7, представляющего собой релейный полупроводниковый усилитель, нагруженный на геркон. Контакты реагирующего органа 9 соединяются последовательно с контактами реле повторителя 8 в цепи включения. Устройство работает следующим образом. При отключенно.м выключателе присоединения, к которому подключена выпрямительная установка, сигналы на выходах селекторов ЗЛ импульсов положительной поля ности по длительности отсутствуют, сигнап ня ч.прмента НЕ 6 принимает значение «1, реагирующий орган 7 находится в сработанном состоянии. Однако сигнал на отключение выпрямительной установки не проходит, поскольку разомкнут контакт 8 реле-повторителя в цепи включения. При включении выключателя в цепи выпрямителя контакт 8 замыкается после размыкания контактов 9 реагирующего органа устройства. При протекании синусоидального тока нагрузки выпрямителя на вторичной обмотке трансреактора 2 наводится синусоидальное напряжение. Напряжение ограничивается сопротивлениями 11, 12 и стабилитронами 19, 20. Импульсы положительной полярности обоих концов вторичной обмотки трансреактора через диоды 21, 22 и параллельные цепочки 13, 27, 14, 28 закрывают транзисторы 25 и 26, на базы которых подается отрицательное смещение через регулируемые активные сопротивления 15, 16. Время, на которое закрываются транзисторы 25 и 26, зависит от длительности импульсов положительной полярности и может регулироваться сопротивлениями 15, 16. При закрывании транзисторов 25 и 26 емкости 29 и 30 начинают заряжаться через сопротивления 17, 18 от источников питания, при этом постоянные времени цепей 17, 29, 18,30 31ц, где tu - щирина импульсов положительной полярности. Благодаря этому амплитуды сигналов на конденсаторах 29,30 практически пропорциональны длительностям импульсов положительной полярности, закрывающих транзисторы 25 и 26. После окончания импульсов положительной полярности в каждом полупериоде транзисторы 25 и 26 открываются и происходит быстрый разряд конденсаторов 29, 30 через сопротивление между коллектором и эмиттером открытого транзистора. Благодаря разделению волн положительной полярности каждой из полуобмоток вторичной обмотки трансреактора 2, конденсаторы 29 и 30 успевают полностью разрядиться до момента прихода следующих импульсов положительной полярности данной полуобмотки, в результате чего исключается ощибка в измерении их длительности. Конденсатор 10 быстро заряжается через диоды 23, 24 до амплитудного значения напряжений на емкостях 25, 30. Разряд конденсатора 10 за время между двумя соседними импульсами напряжения на конденсаторах 29 и 30 незначителен и ограничивается входным сопротивлением порогового блока. При протекании синусоидального тока нагрузки выпрямителя напряжение на конденсаторе 10 больще уровня срабатывания порогового блока 5, поэтому сигнал на выходе элемента НЕ отсутствует (принимает значение 0). Контакт 9 реагирующего органа 7 разомкнут, и сигнал на отключение выключателя не поступает. При возникновении аварии выпрямителя-пробоя плеча или шунтирования плеча через внешнее сопротивление - в первичном токе трансформатора тока появляются бестоковые паузы (фиг. 2), а длительность импульсов тока сокраш,ается. При этом происходит сокращение длительности импульсов напряжения на вторичной обмотке трансреактора 2 на заданном уровне замера независимо от того, насыш.ается ли магнитопровод защитного трансформатора тока или идеально трансформирует первичный ток. В результате сокращаются отрезки времени, в течение которых транзисторы 25 и 26 оказываются закрытыми и, соответственно, уменьшается (становится ниже уровня срабатывания порогового блока) амплитуда импульсов на конденсаторах 29 и 30, а также напряжение на конденсаторе 10 (фиг. 2). Сигнал на выходе элемента НЕ 6 при этом принимает значение «1, происходит срабатывание реагирующего органа 7 и отключение поврежденной выпрямительной установки. Поскольку при глубоком насыщении защитного трансформатора тока апериодической слагающей первичного тока во вторичном токе могут появиться дополнительные бестоковые паузы на данном уровне замера за счет резко.го ухудщения трансформации первичного тока, напряжение на конденсаторе 10 будет еще ниже, и срабатывание предлагаемого устройства, в отличие от прототипа, будет обеспечиваться более надежно. Преимущество описываемого устройства перед известными заключается в повыщеНИИ надежности фиксации внутренних повреждений неуправляемых выпрямителей. Формула изобретения Устройство для защиты трехфазного выпрямителя от внутреннего короткого замыкания, содержащее трансформатор тока с трансреактором во вторичной цепи, к концам которого подключены пофазно селекторы импульсов положительной полярности с пороговым блоком и реагирующим органом на выходе, отличающееся тем, что, с целью обеспечения надежности защиты при насыщении магнитопроводов защитных трансформаторов тока, оно дополнительно снабжено логическим элементом НЕ, сглаживающим конденсатором и вторым, для каждой фазы, селектором импульсов положительной полярности, подключенным к одному концу трансреактора и его выведенной средней точке, между объединенными выводами указанных селекторов импульсов положительной полярности по длительности и общей точкой включен сглаживающий конденсатор. а между пороговым блоком и реагирующим органом включен логический элемент НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка JVb 1493923/24-7, кл. И 02 Н 7/10, 1970, по которой принято рещение о выдаче авторского свидетельства. 2.Беркович Е. И., Боровой А. И. Полупроводниковые выпрямители. М., «Энергия, 1967, с. 327.

иг. / +

/ге

На Отнлючение f7oSpejffdeHije

FITW

.

Vcc.-a2

L,-- I-,--,

/V

Nr

V3aH

Vr,

cuai L

tu

li

iz

N/

VTP

V

I i ii I i ii I i I

.,.„

I I I I I I I I

U A

VcuSzz:

ir.

cs

г.5