Устройство для защиты от тока короткого замыкания в трехфазной сети Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к устройстве&л защиты электроустановок и сатей от токов KqpoTKHX замыканий и может быть исполь™ зовано в разлш1НЬ1Х отраслях нарощ ого хозяйства, особенно в горной промышлен ° , кости, где к защите предъявляются повышенные требования. Известны устройства максимальньк токовых- защит, содержащие исполнительны реле, непосредственно включенные на трансформаторы тока pLj . Эти устройства отключают электроустановки и сети при достижении в них токов равных или больш токов срабатывания защиты. Для обеспече НИН надежности максимальной токовой загщиты при неблагоприятных условиях работы, когда возникают короткие замыкания через перехощгые сонротиале ния, минималь ный ток короткого замыкания должен Бышать в раза ток срабатывания защиты Шахтные участковые сети имеют большую протяженность и выполняются кабелями с ограниченными сечениями, поэтому при вазросшей мощности асинхронных дв ратеяей п сковы.е токи их достигают вв ллянН; соизг 4еримь Х с токами коротких замыканий, В этих условиях максимальная токовая защита не всегда отключает сети в аварийном режиме, что может вызвать Б шахтах взрывы и пожары. Известны фильтровые токовые защиты, реапфующие на токи обратной последовательности, содержащие исполнительные реле, включенные на трансформаторы тока через фильтры обратной последователЕлости 12, Эти фильтровые токовые защиты мало чувствительные к симметричным к фотким замыканиям, снижают чувствительность к двухфазньш коротким аамыкашшм при наличии HarpjraKn в сетях, поэтому они НС получили применения для защиты шахт 1ых электроустановок. Наиболее близким к изобретению по технической Сущности является устройст во максимальной токовой защиты, в котс ом содержатся в к 1ждой фазе трано37форматоры тока,, эашунт1фова шые разно торами, на которые через регулируемые резисторы и выпрямительные мосты включены реле. Кроме тотх), в ф.юо BiuuoMeJtbi фаэопо.воротные цепочки, сЬормирователи прямоуго,Шл -зъпс и острокон(зчч.ь)х импульсов, диоды и TKpHOTOpbi. Шу1-Г.Г1ЮуК щие реле , Однако указанное уС1ройстгда от.п.ичяется большой слолшостыо, ввиду слойчаого управления режимом работы тщ-жсторок. Цель изобретения - упрощение устройст ва. Поставленная цель достигается ч-йМр что в .устройстве рля зашиты от тгжа короткого замыкания в 1рехфазной сети, содержашем в каждой фазе трансформаторы тока, зашунт1фованные резисторами,, парал лельно которым через регулировочные ре зисторы и выпрямительные MOCTi f пркст)ед нены реле, тиристоры по числ.у с|эаз, лиоды а также включенные на соответ- ;твую.щие фазы сети последовательно соедине :;кыв фазосдвигающую цепочку, формирователь прямоугольных импульсов и формирователь остроконечньк импульсов, указанное ШЮды для каждой фг1зы собраны по схеме двух-™ полупериодного вьптрямителыюго моста, вход которого подк оочен к выходу формирователя остроконечного кмиульса, а выход - к катоду и управляющему элетроду упомянутого тиристора, включеиногС парал лельно реле. Формирователи прямоугольных импульсов могут быть вьяюлнемы на встречно включенных стабилтронах, соед

ненных в звезду.

На фиг. 1 изображена гфинципиальная , схема устройства; на фиг, 2 - векторная диаграмма напряжения и токов в активноиндуктивной цепи| на фиг. 3 временная диаграмма напряжения на выходе фФзогт.оворотных элементов ка фиг, 4 - време ная диаграмма напряжегаш, токов и углов сдвига фаз между напряжением и .тсКом в различных режимах

Устройство содержит трансформатсры. 1 тока, зашуитироватшые резистора./; 2, параллельно которым через регулировочные резисторы 3 и выпрямительные мос1ът 4 присоединены реле 5. Реле 5 заш лпированы тиристорак и 6, цепи управлении которых через двухлериодньте вьгарямн-1т-ли 7 последовательно с кондеисатюрами 8 Сформирователи острокояечньпх импульсов) пря соединены, параллельно встречно стсящим стабилитронам 9 (формирователи пр.ям оугольных импульсов), соединенным Б звезду, я через последовательно включешгые

кия тиристоров вьтолняется за счет вь бора соотношения сотгротизлений резисторов Ю к конденсаторов 11 фаз(ЖОБОрот ных кепочек а открывающие импульсы формируются стабилитронами 9, конденсагорами 8 и двухпериодньпу и выпрямителяь.и 7, Через реле 5 в каждые полпериода проходят токи с моментов перехода их Еерез нуль до выбранных моментов отсечки токов, когда они шунтируются тиристораг ш 6. Средние значения токов за эти промежутки времени в каждые полпериода определяются площадями (фиг. 4), ограниченньгми осью времени, синусоидой тока и линией, перпендикулярной к оси времени Е Проходящей через момент отсечки то« ка

co4s° Уs,(fosY„-cosY,„

2,

Угол отсечки тока через реле %;;7C ipeдэляется в каждые полпериода по момен- 5 езисторы Юн конденсаторы 11 при ссюдинень к соответствующим фазам сети 12. .Полные токи коротких замыканий в удаленных точках протяженных сетей соизмерйл ы с пусковыми токами мощных асинхронных двигателей, а их активные соста&« ляющие значительно отличаются по величине, так как углы сдвига фаз между напряжением и током при коротком амыкании Б НИЗКОВОЛЬТНЫХ шахтных сетях составляют 14-22, а при пускахг асинхро ных электродвигателей даже с учетом параметров линии, которые снижают этот угол, выше 45-50°. При разньк по величине токах в первичной цепи, например равных X и зтлах сдвига их фаз с напряжением W 5 защита приходит в действие если их активные составляющие достигнут велич ны тока срабатывания защиты -( (i реле 5 за)диты 1триходило в действие при определенной величине активной составляющей тока первичной цепи с разными углами сдвига фаз с напряжением, необходимо чтобы через реле в этом гфоходила средняя величина , гфопорциональная активной составляющей. Э-го осущестшгяется если реле 5 шунтируются тиристорами 6 в каждьге полпериода с определенных моментов, выбранных по отлюшеншо напряясешш сети (фиг. 3). Сдвиг фазы напряжения ка цепи управлету перехода напряжения через нуль. Акти X и % ныо составляющие токов 2 опреде- ляются У Г „..(Y -AI У /7 1 r)J , .-,) При равенстве активных составляющих из вьфажения (З) и с учетом вьфажения (1) получаем У-со5ал -%) -cos(r. cosi., COS Ч , Из уравнения (4) получаем выражение определения угла отсечки тока через реле 5 §(5) Sin Г- os-f.Cosf. sin( По формуле (5) определяем среднее значение угла отсечки тока через реле дл параметров сети с углами сдвига фазы то 14-22 ка короткого замыкания «, пусковых токов 45-5о. Угол сдвига фазы по отношеншо к напряжению сети получается на выходе нз фазсхюворотных цепочек. Сннусоидалыюе напряжение двумя встречно включенными стабилитрсжами 9 преобразуется в щ)Ямoугольные вмпульсы« а кон1 енсат фы 8 вз них фо{млируют остроконечные импульсы, которые двухпериодными выпрямителями 7 преобразуются из разнополярных импулхгсов в однополярные импульсы положнтеяь ной полярности, которые подаются на аепв управления тиристоров 6. С этих моментов времени в каждые полпериода реле 5 шунтируются тиристорами 6 и поэтому средняя величина тока через них пр х1Орци ональная активной составляющей Т1Жа в первичной цепи. Уставка срабатывания реле 5 выбирается регулируемыми резисторами 3. Защита имеет более высокую чувствительность к токам ксроткого замыкания, чем обычная максимальная токовая защита, надежно работает при соизмеримых полных токах короткого замыкания и пуоковых токах. Вместе с тем защита отличается простотой и надежностью. Формула изобретений 1. Устройство для защиты от тока короткого з ыкания в трехфазной сети, содержащее в каждой фазе трансформаторы тока, защунтированные резисторами, параллельно которым через регулировочные резисторы и вьгарямительные мосты пр соединены реле, тиристс ы по числу фаз, диоды, а также включенные на соответствующие фазы сети последовательно соединенные фазосдаигающую цепочку, формирователь прямоугольных импульсов и фо| мирователь остроконечных импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения, указанные диоды доя каждой фазы собраны по схеме двухлрлу периодного выпрямительного моста вход которого подключен к выходу формирователя остроконечного вavfflyльca, а выход - к катоду я управлякяцему электроду ynoMstнутмо тиристора, вкл1рченного параллел но реле. 2. Устройство под. l,oтличaк ш е е с я тем, что формирователи прямоугольных импульсов вьшолнены на встречно включенных стабилитронах, соединенных в звезду. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гймоян Г. Г., Лейбов Р. М. Релейная защита подзи ного электрооборудования и сетей. М., Несра, 197О, с. 145154. 2.Гймоян Г. Г. Лейбов Р. М. Релейая защита подземного электрообсфудованя и сетей. М., , 197О, с. 15584. 3.Авторское свидетельство СХЗСР 555487, кл. Н 02 Н 3/16, 23.О4.75.

т

.

$g

.f;J I

-R-J