Устройство для направленной защиты сети переменного тока от короткого замыкания Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 H02H3/38 

: . I . ; Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты элемента сети переменного тока от короткого замыкания. Зашита контролирует как величину тока защищаемого элемента, так и фазовое соотношение между током и напряжением. Известно устройство для защиты, содержащ сравнения по фазе, выполненную на транзисторе Щ,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для защиты, содержащее юмеритё1(ьше трансформаторы тока и напряжения, ограничительные резисторы, диодь, блоки сравнения по фазе и исполнительные реле. При этом блоки сравнения по фазе могут ьт вьшолнены,например,яа транзисторе. Защита рагирует на активную составляющую тока заЩШЦаемого элемента сети {2. Однако в многофазной сети необходима установка по существу Независимых комплектов по числу фаз, что усложняет устройство. Цель изобретения - упрощение при бойьшом числе фаз защищаемой сети. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для направленной защиты сети переменного тока от короткого замыкания, содержащее включенные в каждой .фазе защищаемой сети соответственно измерительный трансформатор напряжения, вторичная обмотка которого через резистор подключена к базаэмиттерному переходу транзистора, измерительный трансформатор тока, вторичная обмотка которого зйшунтйрована первым резистором и через второй резистор подключена одним выходом к первому входному полюсу полу- проводникового выпрямительного моста, к выходным полюсам которого подк;почешл эмиттер и коллектор указанного транзистора, а также исполнительный орган, введен резистрршй делитель напряжения, одно плечо которого зашунтировано конденсатором, включенный между объедш1еш1ЫА4и вторыми входными полюсами tynovMHyToro полупроводникового выпрямительного моста и общей точкой вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока, а исполнительный орган через дополнительно введенные по числу фаз диоды, сое37

динеиные по схеме звезды, включен параллель J н6 вторичным обмоткам измерительных трансформаторов тока, причем его управляемый вход подключен к средней точке указанного резисторного делителя напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов, проходящие через резисторный делитель напряжения, в симметричном режиме. .

Устройство содержит в каждой фазе измерительные трансформаторы 1 тока, зашунтированные резисторами 2, соединенными в звезду 3. На измерительные трансформаторы 1 тока через резисторы 4 и входные полюса полупроводниковых выпрямительных мостов 5 включен резисторный делитель 6 напряжения, нерегулируемый резистор 7 которого зашунтирован конденсатором 8, а регулируемый резистор 9 служит для настройки защиты. На выходные полиса мостов 5 присоединены эмиттерами и коллекторами транзисторы 10, базово31йиттерные переходы которых включены через реэисторы 11 на соответствующие вторичные обмотки 12 измерительных трансформаторов 13 напряжения, перв1тчные обмотки 14 которых присоединены к фазам сети 15. Исполнительньш орган 16 подключен к измерительным трансформаторам I тока через три диода 17, Соединённых в звезду, и включает тиристор

18, катод которого подключен к общей точке 3 измерительных трансформаторов тока 1,

последовательно включенные стабилитрон 19 и диод 20, подключенные к средней точке резисторного делителя 6 напряжения, и пороговый орган 21.

Устройство работает следующим образом. Токи каждой фазы измерительных трансформаторов 1 тока проходят через резисторы 4, мосты 5, транзисторы 10 и резисторный делитель 6 напряжения, когда транзисторы 10 соответствующей фазы открыты. Транзисторы 10 открыты в течение полупериода с соответствующего момента времени для каждой фазы, когда на базово-змиттерные переходы этих

транзисторов подаются открывающие потенвдалы.,

Среднее значение тока определяется через резисторный дедитель 6 напряжения для активно-индуктивной цепи, какими в большей степени являются промьшшенные нагрузки. Выбирается начало отсчета, совпадающее с моментом перехода напряжения фазы А (фиг. 2) через нуль. В промежутке времени от О до Ч ток фазы А не совпадает по знаку с напряжекием фазы А, поэтому в этом промежутке времени ток фазы X принимается отрицательным. В этот промежуток времени открыт транзистор 10 фазы С и ток фазы С совпадает

по знаку с напряжением фазы А и поэтому ток фазы С через резисторный делитель 6 положительный. В промежутке времени от О до 1 ток через резисторный делитель 6 равен разности токов трансформаторов 1 тока фазы С и фазь А. С момента времени Ч ток фазы А переходит через нуль и до момента бремени 3t/j совпадает по знаку с током фазы Сив резисторном делителе 6 напряжений токи суммируются. С момента /з закрывается транзистор 10 фазы С, ток с трансформатора 1 тока фазы С прекращается и до момента времени Д через резисторный делитепь напряжения проходит только ток фазы А. С момента времени открьтается транзистор 10 фазы В, но до момента времени в резисторном делителе напряжения он вдет встретао ва1фавлено току фазы А, а с момента времени 4 V до момента времени jt они складалваются. Так повторяется в последующие промежутки периода. Токн от измерительных трансформаторов 1 тока щ/околят через резисторный делитель 6 в течение полупериода (в промежутке времени от нуля до М - отрицательного знака, в промежутке времени от Ч до 3t - положительного знака). При равенстве токов в трех фазах средний ток через резнсторный делитель напряжения определяется:

S г л ;J,i,H...

i. г

-s naji-dlu/t4 гас Г V

ср

с, п.

. г

.n.,4..ri...n.3V2.3H-Kc4 к

l-3t-n |cos О coslf-«-cos if- coa3t

cos

- коэффишент заищты при трехфазном коротком замыкании.

ТаккСм образом, средняя величина тока через резисторный делиЛль напряжения 6 при трехфазном короткшл замыкании и перегрузка двигателей пропорциональна активной составляющей тока.

Изменением сопротивления регулируемого резистор 9 резисторного делителя 6 напряжения выбирают уставку по току срабатывания. Напряжение на нерегулируемом резисторе 7 достигает величины пробоя стабилитрона 19, который стоит в цепи управления тиристора 18. Тиристор 18 открывается и токи or измерительных трансформаторов 1 тока через диоды 17 проходят через пороговый орган 21, который срабатывает и отключает поврежденный элемент сети.

Таким образом, путем соответствующего подключения резисторного делителя напряжения

удается -. использовать один исполнительный орган при защите многофазной сетн, не ухудшая характеристики защиты. Защита отличается простотой и меньщей стоимостью.

Формула изобретения

Устройство для направленной защиты сети переменного тока от короткого замыкания, содержащее включенные в каждой фазе защищаемой сети соответственно измерительный трансформатор напряжения, вторичная обмотка которого через резистор подключена к базаэмиттерному переходу транзистора, измерительный трансформатор тока, вторичная обмотка которого зашунтироваиа первым резистором и через второй резистор подк Лйчена одним выходом к первому входному полюсу полулроводаякового выпрямительного моста, К выходным полоосам которого подключеШ|1 эмитттер и KojfaiekTop указанного транзистора, а такЯсе исполнительный орган, о т л и ча,ющееся тем, что, с пелью упрощения при большом числе фаз защищаемой сети, введен резисторный делитель напряжения, одно плечо которого зашунтировано конденсатором, включент 1Й между объединенными вторыми входными полюсами упомянутого полупрЬводникового выпрямительного моста и общей точкой вторйталпс обмоток измерительных трансформаторов тока, а исполнительный орган через дополнительно введенные по числу фаз диоды, соединенные по схеме звезды, включен параллельно вторичным обмоткам измерительных трансформаторов тока, причем его управляемый вход подключен к средней точке указанного резисторного делителя напря жения.

Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе

1.Дорогунцев б. Г.Овчаренко Н. И. Эле.менты устройств автоматики энергосистем. М., Энергия, 1970, рис. 6-1.

2.Авторское свидетельство СССР № 555487, кл. Н 02 Н 3/16, 1975.