Трехфазное реле тока Советский патент 1982 года по МПК H01H47/06 

(5) ТРЕХФАЗНОЕ РЕЛЕ ТОКА

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в токовых защитах электроустановок от коротких замыканий (к.з.

Известно реле тока, выполненное по принципу сравнения абсолютных значений двух переменных напряжений и содержащее, в частности, мостобой блок сравнения, к одной диагонали которого подключены шины с одним из сравниваемых напряжений, а к другой исполнительный элемент 1.

Однако при использовании такого устройства для реализации-трехфазного реле тока с целью получения повышенной чувствительности к двухфазным и однофа.зным к.з. приходится применять три его полных комплекта, что обуславливает значительную сложность конструкции в целом.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является трехфазное реле тока, содержащее три мостовых блокасравнения, в каждом из

которых одни смежные плечи, связанные с соответствующим фазным вводом, выполнены резистивными, а другие ) . реЗистивно-диодными с общим для всех

мостов резистором в одном из плеч, 5 нуль-индикатор, выгтоЛненный в виде поляризованного реле, обмотки которого включены в выходные диагонали всех блоков сравнения, а контакты - в цепь изменения установки исполнительного реле 2j.

10

Недостаток известного устройства связан с наличием на выходе нуль-индикатора сигнала в трехфазном симметричном режиме. Это предопределяет выбор повышенных токов срабатывания реле.

Целью изобретения является повышение чувствительности подобного устройства.

20

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазное реле тока, содержащее три мостовых блока сравнения, в каждом из которых одни смеж396ные плечи, связанные с соответствующим фазным вводом, выполнены резистивными, а другие - резистивно-диодными с общим для всех мостов резисто ром в одном из плеч, нуль-индикатор, обмотки которого включены в выходные диагонали всех блоков сравнения, исполнительное реле, введены операцион ный усилитель, суммирующий резистор, три выпрямителя, три конденсаторных фильтра и два промежуточных реле, и нуль-индикатор выполнен в йиде транс форматора с тремя первичными и одной вторичной обмотками, причем неинвертирующий вход операционного усилител через первые фильтр и выпрямитель подключен к вторичной обмотке трансформатора, а инвертирующий вход второй фильтр - к суммирующему резистору, установленному в общем проводе между точкой соединения блоков сравнения и шиной нулевого потенциала, обмотки промежуточных реле через второй и третий выпрямители соединены с выходом операционного усилителя, зашунтированным третьим фильтром, а их контакты включены в цепи изменения уставки исполнительного реле. На фиг. 1 представлена принципиал ная электрическая схема предложенного трехфазного реле тока; на фиг. 2 расчетные кривые напряжений, сравниваемых в операционном усилителе, а также криваяИХ разности в зависимос ти от соотношения токов. Устройство имеет фазные вводы для отдельного и 4 - для общего подсоединения датчиковтока или напряжения. Каждый мостовой блок сравнения содержит диоды 5 и 6 и резисторы , причем резистор 10 является общим для всех блоков сравнения. С целью балансировки мостов сопротивления резисторов 7 и 8, а также 9 и 10выбираются равными . В выходные д гонали блоков сравнения включены первичные обмотки 11 трансформатора. К вторичной обмотке 12 трансформатор через выпрямительный диод 13, конден саторный фильтр 1, а также потенциометр из резисторов 15 и 16 подключен неинвертирующий вход дифферен циального операционного усилителя 17 Инвертирующий вход усилителя 17 чере резистор 18 и конденсаторный фильтр 19 подсоединен к суммирующему резистору 20, установленному в общем проводе между точкой соединения блоков сравнения и шиной нулевого потенциала. С выходом усилителя 17 через выпрямительные диоды 21 и 22, включенные в противоположных направлениях, соединены обмотки пронежуточных (токовых) реле 23 и 24. Диоды 21 и 22 вместе с резисторами 25 и 2б введены также в цепь обратной связи усилителя 17, а выход последнего, зашунтирован конденсоторным фильтром 27Размыкающие контакты 28 и 29 промежуточных реле включены в цепи изменения уставки исполнительного (токового) реле 30. Изменение уставки осуществляется путем шунтирования обмотки реле 30 резисторами 31 и 32. Реле 30 может быть выполнено на электромагнитной либо полупроводниковой основе. Использование в устройстве конден саторных фильтров 14, 19 и 27 преследует цель фильтрации первой и высших гармоник сигналов. Реле работает следующим образом. В условиях трехфазных симметричных входных величин через общий резистор 10 мостовых блоков сравнения протекает ток от того из диодов 6, который подводит самое большое мгновенное значение напряжения. При этом в выходной диагонали моста, на который поступает меньшее напряжение (неравное нулю), возникает напряжение небаланса и по соответствующей первичной обмотке 11 трансформатора идет импульс тока. Приближенно за период напряжения сети суммарные ампервитки в первичных обмотках 11 имеют вид трех треугольных импульсов, а среднее значение напряжения V на вторичной обмотке 12 определяется соотношениемV 1 2.7С (lABu-,-bIa...-I. BCm- CAwi), где k - постоянный коэффициент; А,Ь, - амплитуды фазных токов, например от токовых датчиков; АБн1ТвСу„ амплитуды геометрических разностей фазных токов. Крив.ая 1 напряжения -( Гна фиг. 2) рассчитана по выражению (1 ) в предложении, что векторы токов 1АДв, 1с образуют равнобедренный треугольник. По оси абсцисс отложено отношение I , где величина одного из двух равных токов; величина третьего тока. По оси ординат отложено отношение ,, где Тцамб величина наибольшого из токов. Сглаженное конденсаторным фильтро 1i до своего среднего значения напря жение У со вторичной обмотки 12 трансформатора поступает на неинвертирующий вход усилителя 17. На инвер тирующий вход усилителя 17 подается напряжение с суммирующего резистора 20, среднее значение U которого достаточно точно определяется соотношением2.Кй f - - .. . А yyi J-В W - С yv Л где k,2j- постоянный коэффициент; Кривая 2 напряжения Vo. (фиг.2) рассчитана по выражению ( 2 так, что бы в трехфазном симметричном режуме когда 1 , piasHocTb сравниваемых усилителем 17 напряжений V V/2. - V равнялась нулю. На фиг. 2 представлена в этих условиях и кривая 3 разностного напряжения На выходе, усилителя 17 диод 21 от бирает на промежуточное реле 23 толь КО положительные значения напряжения V,, , а диод 22 на промежуточное реле - только его отрицательные значения. Введение диодов 21 и 22 в цепь обратной связи усилителя 17 позволяет уменьшить погрешности от падения напряжения на диодах. При срабатывании промежуточного реле 23 размыкающим контактом -28 отсоединяются резисторы 31 и 32, что значительно увеличивает чувствительность исполнительного реле 30 в области О f-Q,5, которая примыкает к чистому двухфазному току к.з. когда - 0. . При срабатывании промежуточного реле 2 размыкающим контактом 29 отсоединяется резистор 31, что несколько меньше увеличивает чувствительность исполнительного реле 30 в области, примыкающей, например, к току в асинхронном двигателе при внешнем двухфазном к.з. на шинах под станции, совпадающем по времени с запуском двигателя, или к двухфазному току при к.з. за трансформатором Л/Л , когда 2. Токовая защита, с предложенным устройством, благодаря использованию положительной и отрицательной облас3 6 тей разностного напряжения р , может без выдержки времени отключать чистый двухфазный ток асинхронного двигателя в режиме пуска и обрыва одного провода (режим АПВ после ликвидировавшегося К.З., выаывавшего обрыв провода) и при этом не будет чувствовать внешнее двухфазное к.з. на шинах подстанции, совпадающее по времени с пуском двигателя. Предложенное устройство можно более эффективно, чем известные, применить для реализации защиты с ускоренным отключением двухфазных к.з. по всей линии электропередачи 35 кВ, питающей трансфбрматор Л/Л Предлагаемое устройство можно использовать для построения более совершенной минимальной защиты напряжения для асинхронных двигателей. Таким образом, общее повышение чувствительности предложенного трехфазного реле тока за счет обеспечения улучшенной проходной характеристики блоков сравнения, которая в данном случае имеет ярко выраженные положительную, практически нулевую и отрицательную зоны разностного напряжения VP, независящие от величины входных токов, позволяет существенно расширить функциональные возможности устройства. . Формула изобретения . Трехфазное реле тока, содержащее три мостовых блока сравнения, в каждом из которых одни смежные плечи, связанные с соответствующим фазным вводом, выполнены резистивными, а другие - резистивно-диодными с общим для всех мостов резистором в одном из плеч, нуль-индикатор, обмотки которого включены в выхрдные диагонали всех блоков сравнения, исполнительное реле, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к различным видам повреждений в защищаемой электроустановке, в него введены йперационный усилитель, суммирующий резистор, три выпрямителя, три конденсаторных фильтра и два промежуточных реле, а нуль-индикатор выполнен в виде трансформатора с тремя первичными и одной вторичной обмотками, причем неинвертирующий вход операционного усилителя через первые фильтр и выпрямитель подключен к вторичной обмотке трансформатора, а инвертирующий вход через второй фильтр - к суммирующему резистору,

установленному в общем проводе между точкой соединения блоков сравнения и шиной нулевого потенциала, обмотки промежуточных реле через второй и третий выпрямители соединены с выходом операционного усилителя, зашунтированным третьим фильтром, а их контакты включены в цепи измеI

П о- № П П

нения уставки исполнительного реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г

//

3Z5

V6 V5

6 K7S

1 ( «д | Фиг./ г

Фиг. I