Устройство для защиты электроустановки от тока короткого замыкания и тока высших гармоник Советский патент 1980 года по МПК H02H7/16 

Указанная цель достигается тем, что устройство для замиты электроустановки от тока короткого замыкания и тока высших гармоник, содержаее трансформаторы тока в каждой фазе итающей сети, во вторичные обмотки которых, замуитированные резисторами и ограничителями, включены последовательные цепи из регулировочных резисторов , выпрямительных диодов и реле, дополнительно снабжено трехфазным трансформатором напряжения и транзисторами, при этом в последовательные цепи во вторичных цепях трансформаторов тока включены эмиттерные переходы указанных транзисторов, эмит- . теры которых подключены к отстающим, а базы к опережающим фазам вторичных, соединенных в треугольник обмоток трехфазного трансформатора напряжения, первичные обмотки которого, соединенные ,в звезду, присоединены к фазам пита1ощей сети.

На фиг, 1 изображена п:ринцигтиаль- . пая схема устройства для защиты конденсаторных установок; на фиг. 2 векторная диаграмма напряжения и токов через емкость в различных режимах; на фиг. 3 - векторная диаграмма напряжений и токов через емкойти в трехфазной сети; на фиг.4 - временная диаграмма линейного напряжения между отстающей и опережающей фазами и ток через емкость в различных режимах; на фиг. 5 - временная диаграмма токов первой и третьей гармоник.

Устройство для защиты конденсаторных установок (фиг.1) содержит в каждой фазе сетда 1 трансформаторы 2 тока, зашунтированные резисторами 3. К сети 1подключен трехфазный трансформатор 4 напряжения, вторичные обмотки которого соединены в треугольник. Реле 5 включены на трансформаторы 2 тока через регулируемые резисторы 6, выпрямительные диоды 7, эмиттерноколлекторные переходы транзисторов 8, эмиттеры которых подключены к от6та1бщим,а базы к опережающим фазам (а, Ь, с) вторичных обмоток трехфазного трансформатора 4 напряжения. Цепи последовательно включенных реле 5, диодов 7 и транзисторов 8 зашунтированы встречно направленными стабилитронами 9 и параллельно им включенными резисторами 10 с диодами -11 обратной полярности диодам 7, образующими ограничители 12, и конденсаторная установка 13,

Ток через емкость Дс опережает по фазе напряжение на 90°. Конденсаторы имеют активные/потери через несовершенную изоляцию, которые определяются тангенсом угла диэлектрических потерь сГ, на которой фактическая синусоида тока II с $ сдвинута по отношению к идеальной (фиг,2,

4). При включении конденсаторной ,установки под напряжение происходит бросок тока в 20-25 раз больше тока в установившемся режиме, но угол сдвига фазы по отношению к напряжению остается в тех же пределах.

Токи через емкости опережают свои фазные напряжения на 90° и находятся в противофазах с линейными напряжениями между отстающими и опережающими фазами. Так, например, емкостной ток фазы А находится в противофазе с линейным напряжением Ugj. , емкостной ток фазы В .-вс в противофазе с линейным напряжением , а емкостной ток фазы С Oj-j. - с линейным напряжением идв (Фиг.З) .

Реле 5 включены через регулирующие резисторы б, диоды 7, транзисторы 8- на трансформаторы 9 тока соответствующих Фаз сети 1, а базовоэмиттерные переходы транзисторов 8 включены на линейные напряжения межд отстающими и опережающими Фазами вторичных обмоток трансформатора 4 напряжения, поэтому в нормальных условиях токи через реле 5 не проходят (фиг.4). При коротких замыканиях в конденсаторных установках даже через большие переходные сопротивления углы сдвига фаз между токами и напряжением сети уменьшаются и полуволны токов короткого замыкания 3 в каждые полпериода сдвигаются, переходят через нуль на угол ItfS-Mx.j позже, чем линейные напряжения между Отстающими и опережающими фазами, поэтому открываютс базово-змиттерные переходы транзисторов 8,. когда аноды диодов 7 находятся под положительными потенциалами и через 5 реле проходят некоторые токи.

Устройство для защиты конденсаторных установок отключает короткие замыкания с токами по абсолютной величине значительно ниже бросков тока при включении конденсаторной установки и реагирует на последние как на Нормальный режим работы установки. Для защиты реле 5, диодов 7 и транзисторов 8 от перенапряжений во вторичных цепях при бросках тока через емкость в момент коммутации конденсаторных установок включены ограничители, состоящие из встречно направленных стабилитронов 9, которы в эти моменты-пробивают и ограничивают напряжение, и дополнительно поставлены резисторы последовательно с диодами 11с полярностью обратной

диодам 7,

При появлении в сети токов высших гармоник они перегружают конденсаторные установки и последние выходят из строя.При соизмеримости или превышении токов высших гармоник а в них особенно третьей, гармоники :пёрвой,они в диапазоне от Sf/2 каждого периода складываются с токами первой гармоники (фиг.5) и резуль тирующая величина дает в отдельные промежуточные времени этого диапазона положительные Потенциалы на дйойы 7, а тиристоры 8 в эти моменты открыты и через реле 5 проходят токи, Когда они достигают уставки срабатывания, зашита отключает конденсатор ные установки. Устройство для защиты конденсатор ных установок повышает чувствигеявность и расширяет функциональные воз можности заш;1ты, в результате чего обеспечивается надежная защита конденсаторных установок от - токов коротких замыканий и от перегрузки их токами высших гармоник. Эта защита найдет широкое применение в различны отраслях народного хозяйства, где применяются низковольтные и высоковольтные конденсаторные установки. Формула изобретения Устройство для защиты электроуста новки от тока короткого замыканияи тока высших гармоник, содержащее трансформаторы тока в каждой фазе питающей сети, во вторичные обмотки которых, зашунтированные резисторами и огр айИЧИ ) Включё HtV по ел ёдо в ательные цепи из регулировочных резисторов, выпрямительных диодов и реле, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения функциональных возможностей, а именно зашиты конденсаторной установки, оно дополнительно снабжено трехфазным трансформатором напряжения и транзисторами, при этом в последовательные цёпй во вторичных цепях трансформаторов тока включены коллекторно-эмиттерные переходы указанных транзисторОв / Эйиттёры которых .подключены к отстающим, а базы к опережающим фазам вторичных соединенных .в треугольник обмоток трехфазного трансформатора напряжения, первичные обмотки которого, соединенные в звезду, присоединены к фазам питающей сети. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Ермилов А.А., Основы электроснабжения промыш енных предприятий, М.,Энергия, 1969, с, 232-263. 2,Гимоян Г,Г., Лейбов P.M. Релейная защита подземного электрооборудования и сетей, М., Недра, 1970, с, 145-154,

У. .,

1/г. 2