Выходной орган релейной защиты Советский патент 1982 года по МПК H01H83/20 H02H3/08 

Изобретение относится к релейной защите и предназначено для управления выключателем в устройствах энергоснабжения электрических железных дорог.

Известны выходные органы релейной защиты устройств энергоснабжения электрических железных дорог, в которых в качестве коммутирующего оргада использован тиристор (1).

Недостатком данного выходного органа является слабаяпомехоустойчивость, вследст- ю вне чего в практике имеют место большое число ложных отключений.

Известен выходной элемент защиты, в котором помехоустойчивость достигается за счет принудительного возврата коммутирующего is органа через каждые 10 мс. Это устройство содержит переключатель постоя1шого тока, выполненный на двух тиристорах с конденсатором, включенным между их катодами, воздействующий на катушку (соленоид) отключения20 выключателя ,2}.

Недостатками этого устройства являются недостаточная помехоустойчивость; снижение

надежности и затягивание .процесса отключения; невозможность применения в Схемах ; управления, которые питаются от источника выпрямленного несглаже1шогр напряжения.

Недостаточная помехоустойчивость проявляется в том случае, когда пачки помех следуют друг за другом так, что они совпадают с моментом принудительного запирания переключателя. В этом случае возможно ложное отключение выключателя. Снижение надежности процесса отключения в том случае, когда выключатель должен надежно отключаться по сигналу релейной защиты, обусловлено тем, что процесс отключения принудительно прерываегся . каждые 10 ма Это не только излишне затягивает время отключения, но и может его в некоторых случаях вообще прервать, например при наличии поврежденных элементов устройства. По принципу действия устройство не способно правильно работать при пульсирующем напряжении питания. В то же время на всех постах, секционирования злектрических железных дорог катушка отключения выключателя н выходной элемент защиты питается выпрямленным несглаженным напряжением. Поэто му на постах секцинирования такой выходной элемент применять нельзя.ч Наиболее близким по технической сущности , к предлагаемому является выходной орган для быстродействующей релейной защиты, состоящий из основного и вспомогательного упр шляемь1х ключей (например, тиристоров), коммутирующего конденсатора, диода подзаряда, резистора, запускающего диода, управляюще го контакта н катушки отключения выключателя. Это устройство предназначено для работы в схемах с выпрямленным несглажеиным напряжением. В статистическом положении на клеммы устройства подано пульсирующее напряжение питания, основной и вспомогательного тирисгор заперты, коммутирующий конденсатор заряжен до максимального значения напряжения. При открытии основного тиристора под воздействием кратковременной помехи на ,катушку отключения подается напряжение питания и по ней начинает протекать ток. Так как характер нагрузки индуктивный:, то ток в соленоиде отстает от напряжения и достигает максим ального значения к моменту приближения потенциала к нулю. При этом основной тиристор не закрывается, а на катушке отключения наводится ЭДС самоиндукции, величина и полярность наведенной ЭДС таковы, что она открывает запускающий диод и вспомогательный тиристор. При зтом потенциал коммутирующего конденсатора через открытый вспомогательный тиристор оказывается приложенным к катоду основного тиристора, который запирается. При срабатывании замыкается управляющий контакт, основной тиристор отпирается, а в конце первого же полупериода напряжение питания запирается. Во время следующего полу периода питающего напряжения основной тирис тор снова отпирается (управляющий контакт замкнут), вспомогательный тиристор запирается напряжением питания и коммутирующий конденсатор подзаряжается до максимального знач ния напряжения источника питания. Устройство снова подготовлено к запиранию основного тиристора в конце полупериода питающего напряжения.. Таким образом, за время замкнутого положения управляющего контакта основной тиристор отпирается по управляющему электроду, в начале каждого полупериода питающего напряжения, а в конце каждого полупериода принудительно запираться. Через катущку отключе}шя протекает пульсирующий ток, величина которого достаточна для отключения выключателя . Недостатки известного устройства заключаются в следзтощем: возможность применения только в целях выпрямленного пульсирующего оперативного напряжения, в то время как в устройствах энергоснабжения, например на тяговых подстанциях, широко, используется постоянное оперативное напряжение. Указанное обстоятельство снижает область применения . выходного органа; кратковременное принудительное прерьшание в каждом полупериоде процесса отключения выключателя при наличии устойчивого сигнала от релейной защиты, что снижает надежность управления выключателем и затягивает процесс отключения; недостаточная помехогустойчивость, которая заключается в следующем . Если основной тиристор срабатывает от помехи, которая появилась в начале полуволны выпрямленного пульсирующего напряжения, то он находится в открытом состоянии 10 мс, до тех пор пока потенциал питающего напряжения не приближается к иулю. Все это время через катушку отключения протекает ток. Если в момент приближения потенциала питающего напряжения к нулю появляется вторая помеха, то тиристор не закрывается и ток через катущку отключения протекает ещё один полупериод, т. е. еще 10 мс. . Таким образом, в течение 20 мс катущка отключения находится под током, а в случае возможно ложное отключение выключателя.. Целью изобретения является расщирение области применения, повышение помехоустойчивости и надежности выходного органа релейной защиты. Указ.анная цель достигается тем, что в выходнсж орган релейной защиты, содержащий основной тиристор, соединенный последовательно с электромагнитом отключение выключателя через его замыкающий блок-контакт, между управляющим электродом и анодом которого включен контакт чувствительного органа защиты, вспомогателышш тиристор, встречно-параллельно которому подключен первый диод, коммутирующий конденсатор и источник питания дополнительно введены дроссель, блок развязки, опотрон нли реле, второй ДИОД) и резистор, при этом дроссель подключен одним выводом к аноду основного тиристора, а вторым - к положительному полюсу источника питания и одной из обкладок коммутарующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого диода, катод которого подключен к катоду основного тиристора, управляющие вьгаоды блока развязки подключены между катодом основного тиристора и отрицательным полюсом источника питания через резистор и второй диод, катод которого соединен с чувствительным органом защить, а коммутирующие выводы блока развязки включены между кат дом основного тиристора и управляющим электродом -вспомогательного тиристора, анод которого подключен к катоду основного тиристдра. Расширение Области применения заключает ся в том, что выходной орган предназначен как для цепей с постоянным напряжением, так и для цепей с выпрямленным несглаженным напряжением питания. Повышение надежности отключения достигается тем, что при устойчивом сигнале от релейной зашиты процесс отключения принудительно не прерыв ется. Повышение помехоустойчивости достигается тем, что при открытии основного тиристора в результате действия помехи включается в работу схема управле1шя, образуют шая генератор запирающих импульсов, которые с большой частотой поступают на основной тиристор и запирают его сразу после прекращения помехи. На чертеже приведена схема выходного органа.. Схема содержит основной тиристор 1, вспомогательный тиристор 2, коммутирующий конденсатор 3, диод 4, регисторы 5, 6, контакт - 7 системы управления, блок-контакты 8, релейный блок 9 (оптрон, реле), диод 10, электромагнит 11 отключения, дроссель 12;. а, б - управляющие выводы блока 9; в, г - коммутирующие выводы блока 9. Основной тиристор 1 включен последовательно с электромагнитом отключения 11 и блок-контактами 8 выключателя. В цепи управления основного тиристора I находится резнстор 5, управляющий контакт 7. Коммутирующий конденсатор 3 включен между, плю сом источника питания и катодом вспомога тельного тиристора 2, а дроссель 12 между плюсом источника питания и анодом основно го тиристора 1. ) Анод вспомогательного тиристора 2 соединен с катодом основного тиристора 1: Диод 4 включен встречно-параллельно вспомогательному тиристору 2. Управляющие выводы а, б релейного блока 9 включены через диод 10 и резистор 6 к минусу нсточника питания параллельно электромагниту осключения 11. Катод диода 10 включен между резистором 6 и контактом системы управле1шя 7. Коммута ционные выводы в, г релейного блока 9 включены между управляющим электродом вспомогательного тиристора 2 и катодом основного тиристора 1. Устройство работает следующим образом. При срабатывании релейной защиты контакт, системы управления 7 замыкается. При этом через резистор 5 на управляющий электрод основного тиристора 1 поступает поломсительный потенциал, тиристор 1 открывается и через электромагнит отключения И наичнает протекать ток. При открытом. основном тиристоре 1 и замкнутом контакте системы управления 7 на управляющие выводы а и б релейного блока 9 подается один и тот же потенциал, поэтому он не срабатывает и не открывает вспомогательный тиристор 2. Последний находится в запертом состоянии и перезарядка конденсатора 3 не происходит. Поэтому при устойчивом сигнале на отключение (ю1юч 7 замкнут) происходит беспрепятственное открытие основного тиристора 1 и процесс отключения не прерывается вплоть до его завершения. После Отключения выключателя размыкается блок-контакты 8, электромагнит отключения 11 обеспечивается г основной тирнстор 1 запирается. Однако в практике имеют место случаи, когда после отключения выключателя блок-контакты 8 по какой-либо причине (например/ вследствие заваривания) не размыкаются. Это приводит к недопустимо долУому протеканию тока по катушке электромагнита отключения 11 и выходу ее из строя. В предлагаемом устройстве запирание основного тиристора 1 происходит независимо от того разомкнутся блок-контакты 8 выключателя или нет. Отключение выключателя вернет защиту в нормальное состояние и контакт системы управления 7 разомкнется. При этом с управляющего вывода б релейного блока 9 i;cчезаег положительный блокирующий потенциал, коммутирующие выводы виг за1«ыкаются и вспомогательный тиристор 2 открывается. Коммутирующий конденсатор 3 через основной тиристор 1 и вспомогательный тиристор 2 перезаряжается и обратным напряжением запирает основной тиристор 1, катушки электромагнита отключения 11 обесточивается. При открытии основного тиристора 1 от помехи, а не от действия релейной зашиты, когда ключ 7 размыкают и положительный блокирующий сигнал отсутствует, через управляющие выводы а и б протекает ток, ограниченный резистором 6. Релейный блок 9 срабатывает и замыкает свои коммутирующие контакты в и г. Вспомогательный тиристор 2 отпирается. Коммутирующий конденсатор 3 при этом перезаряжается по колебательному закону, так как дроссель 12 и конденсатор 3 образуют колебательный контур. При изменении полярности на конденсаторе 3 основной тиристор 1 запирается. Этот колебательный процесс продолжается в течение всего времени сущест18овання помех, а после ее исчезновения, последующим после этого перерззядом конденсатора 3. Осно ной тнристор 1 закрывается. Длительность Помехи составляет 1-2 мс, за это время злектромагнит отключения 11 сработать не успевает и ложного отключения, выключателя не происходит . При этом, когда питание схемы осуществляется выпрямленным несглаженш 1м напряжением, безразлично в какой момент отяо сительно периода пульсации напряжения питания происходит открытие осйовного тиристора 1, так как коммутирующий конденсатор 3 постоянно заряжен до амплитудного значения напряжеиия питания. Предлагаемое устройство может быть вьшо нено на базе элементов, серийно выпускаемых промыщленностью, его применение повыщает надежность и помехоустойчивость релейной защиты. Как результат, повыщается бесперебойность энергоснабжения потербителей и снижается число аварий. Формула изобретения Выходной орган релейной защиты, содержащий основной тиристор, соединенный последовательно с электромагнитом отключения выключателя через его замыкающий блок-контакт, между управляющим электродом и анодом которого включен контакт чувсуительного органа защиты, вспомогательный тиристор,, встречно-параллельно которому подключен первьсй диод, коммутирующий конденсатор и источник питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, помехоустойчивости и расширешя области применения, дополнительно введены дроссель, блок развязки, например оптрон или реле, второй диод и резистор, при зтом дроссель подключен одним выводом к аноду основного тиристора, а вторым - к положительному, 1ОЛЮСУ источника тпянкя и одной из обкладок коммутирующего ковденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого диода, катоц которого. подключен к катоду основного тиристора, управляющие выводы блока развязки подключены между катодом основного тирнстора и отрицательным полюсом источника питания через резистор и второй диод, катод которого соединен с чувствитель иым органом защить, а коммутирующие выводы блока развязки включены между катодом основного тиристора и управляющим электродом вспомогательного тирнстора, анод которого подключен, к катоду основного тиристора, Источники информации, принятые во вф1мание при экспертизе 1.Фигурнов Е. П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий, М., Транспорт, 1979, рис. 7. . 2.Авторское свидетельство СССР N 473234, кл. Н 01 Н 83/20, 1973. 3.Фигурнов Е. П. Защита злектротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий, М., Транспорт, 1978, рнс. 9.

fi

0 +

ywvx.

л

tt

D

f