Устройство для токовой защиты от повреждений в сети переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите электроустановок . Цель изобретения - повышение надежности работы при больших токах короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем, что за каждый полупериод вторичного тока ТТ1 происходит подзаряд соответствующего накопительного конденсатора когда мгновенное значение тока превысит уровень стабилизации стабилитИзобретение относится к электротехнике , в частности к устройствам релейной защиты . Целью изобретения является повышение надежности работы при больших токах короткого замыкания. На чертеже представлена схема устройства . Устройство содержит трансформаторы тока 1. включенные в каждую фазу защищаемой сети. рона 32, начнет генерировать управляемый генератор 13, при этом его выходной сигнал, поступающий на вход симистора 9, будет своим действием закорачивать вУоричную обмотку ТИ на измерительные резисторы 2, тем самым поддерживая напряжение на накопительном конденсаторе на заданном уровне. Напряжение на измерительных резисторах прикладывается ко входу блока 8 контроля тока, который в аварийной ситуации подает команду на включение тиристора 6, и оба конденсатора 5 разряжаются на катушку 7 исполнительного элемента. В однофазном и трехфазном аварийных режимах контроль напряжений в накопительном конденсаторе в каждом полупериоде первичного тока ТИ выполняется раздельно, а в Двухфазном режиме подзаряд обоих конденсаторов 5 происходит одновременно, поэтому для контроля напряжения на них в этом режиме используется работа полупроводникового переключателя 23, настроенного на контроль напряжения на конденсаторе, заряжаемом положительной полуволной тока. При этом контроль обеспечивается за счет запирания в этом режиме транзисторов 24 и 25. 1 ил. Вторичные обмотки трансформаторов тока 1 соединены между собой через измерительные резисторы 2 в звезду, при этом начала обмоток подключены к измерительным резисторам 2, а концы через выпрямитель 3 и блокирующие диоды 4 подключены к накопительным конденсаторам 5. Параллельно двум последовательно соединенным конденсаторам 5 подключена цепь, состоящая из тиристора 6 и катушки 7 электромеханического исполнительного элемента. сл с 4 Ю О Ю о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 H 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4428936/07 (22) 23.05.88 (46) 15.03.92. Бюл, f4 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский; проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) В.Е.Райнин, В.Л,Карась и Б,А.Смирнов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1267522, кл. Н 02 Н 3/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1653068, кл. Н 02 Н 3/08, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВРЕЖДЕНИЙ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроустановок. Цель изобретения — повышение надежности работы при больших токах короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем, что за каждый полупериод вторичного тока ТТ1 происходит подзаряд соответствующего накопительного конденсатора:, когда мгновенное значение тока превысит уровень стабилизации стабилитИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты.

Целью изобретения является повышение надежности работы при больших токах короткого замыкания.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит трансформаторы тока 1, включенные в каждую фазу защищаемой сети.

5U 1720120 А1 рона 32, начнет генерировать управляемый генератор 13, при этом его выходной сигнал, поступающий на вход симистора 9, будет своим действием закорачивать вгоричную обмотку ТТ1 на измерительные резисторы 2, тем самым поддерживая напряжение на накопительном конденсаторе на заданном уровне. Напряжение на измерительных резисторах прикладывается ко входу блока 8 контроля тока. который в аварийной ситуации подает команду на включение тиристора 6, и оба конденсатора 5 разряжаются на катушку 7 исполнительного элемента. В однофазном и трехфазном аварийных режимах контроль напряжений в накопительном конденсаторе в каждом полупериоде первичного тока ТТ1 выполняется раздельно, а в двухфазном режиме подзаряд обоих конденсаторов 5 происходит одновременно, поэтому для контроля напряжения на них в этом режиме используется работа полупроводникового переключателя 23. настроенного на контроль напряжения на конденсаторе, эаряжаемом положительной полуволной тока, При этом контроль обеспечивается за счет запирания в этом режиме транзисторов 24 и 25. 1 ил.

Вторичные обмотки трансформаторов тока 1 соединены между собой через измерительные резисторы 2 в звезду, при этом начала обмоток подключены к измерительным резисторам 2, а концы через выпрямитель 3 и блокирующие диоды 4 подключены к накопительным конденсаторам 5. Параллельно двум последовательно соединенным конденсаторам 5 подключена цепь, состоящая из тиристора 6 и катушки 7 электромеханического исполнительного элемента.

1720120

Общая точка соединений конденсаторов 5 подключена к общей точкЕ измерительных резисторов 2. С каждого накопительного конденсатора 5 снимается напряжение питания положительной и отрицательной полярности относительно общей точки измерительных резисторов 2 для блока 8 контроля тока, Концы вторичных обмоток трансформаторов 1 тока каждой фазы закорочены симисторами 9 на общую точку измерительных резисторов 2, управляющие электроды симисторов 9 подключены к входам выпрямителя 10 управления.

ВыхоДы выпрямителей 3 и 10 зэшунти рованы относительно средней очки измерительных pe3MGTGpGB 2 в G5paTHGM направлении cGGT88TcòaeííG шунтирующими диОдами ", ". и 12.

Управляемый генератор 13 выполнен на двух транзисторах разноименной проводимости. Коллектор транзистора 14 непосредственно подключен к базе транзистора 15, а коллектор транзистора 15 подключен через параллельную цепь, состоящую из диО да 16 и конденсатора 17, к базе транзистора

14. Между эмиттером транзистора 14 и эмиттером второго транзистора 15 подключен конденсатор 18 последовательно с резистором 19 и диодом 20. Переходы змиттер-база транзистора 14 и транзистора

15 зэшунтированы соответственно резистором 21 и резистором 22, Коллвктор транэиcTGp3 15 AQpKtlo÷eH K первОму выходу управляемого генератора 13, а эмиттер его подключен ко второму выходу управляемого генератора 13.

Эмиггер транзистора 14 подключен к первому входу управляемого генератора 13.

Общая гочка соединений конденсатора 18 и резистора 19 подключена ко второму входу управляемого генератора 13. База транзистора 14 подключена к третьему входу управляемого генератора 13.

Полупроводниковый переключатель 23 включает транзистор 24, транзистор 25, два диода 26 и 27 и четыре резистора 28 — 31.

Базы транзисторов 24 и 25 подключены соответственно через резисторы 28 и 29 к эмиттеру транзистора 25, Коллектор транзистора 24 подключен через резистор 30 к базе транзистора "5. Эмиттер транзистора. 24 подключен к катодам диодов 26 и 27, анод диода 26 подключен к коллектору транзистора 25, а анОД ДиОДэ 27 — к базе транзистора 24, база которого подключена через резистор 31 к первому входу полупроводникового переключателя 23. Эмиттер транзистора 24 подключен ко второму входу полупроводникового переключателя 23; коллектор транзистора 25 подключен к выходу полупроводникового переключателя

23, а эмиттер транзистора 25 подключен к его общему зажиму.

5 Выход полупроводникового переключателя 23 через стабилитрон 32 подключен к третьему входу управляемого генератора

13.

Первые входы полупроводникового пе10 реключателя 23 и управляемого генератора

13 подключены к плюсовому выходу выпрямителя 3, а минусовой выход выпрямителя 3 подключен к общему зажиму полупроводникового переключателя 23 и ко второму входу

15 управляемого генератора 13, Второй вход полупроводникового переключателя 23 подключен к общей точке измерительных резисторов 2.

Первый выход управляемого генерато20 ра 13 подключен к плюсовому выходу выпрямителя 1С управления, а второй выход— к минусовому выходу выпрямителя 10 управления, Устройство работает следующим обра25 зом.

Так как схема относительно фаз симметрична, то рассмотрим ее работу для одной из фаз.

За каждый полупериод вторичного

30 тока происходит подэаряд через выпрямитель 3 и блокирующие диоды 4 соответствующего накопительного конденсатора 5, "

При этом положительной полуволной заряжается левый накопительный конденсатор

35 5, а отрицательной полуволной — правый конденсатор 5.

По мере нарастания мгновенного значения тока положительной полуволны от выпрямителя 3 заряжается конденсатор 18, 40 Одновременно с этим будет повышаться напряжение на базе транзистора 14 и на стабилитроне 32; когда напряжение превысит уровень стабилизации стабилитрона 32, через переход эмиттер-база транзистора 14

45 потечет ток по цепи: плюсовый выход выпрямителя 3, эмиттер-база транзистора 14, стабилитрон 32, диод 26 и общая точка измерительных резисторов 2. Это.приведет к лавинообразному открыванию транзисто50 ров 14 и 15, в результате конденсатор 18 окажется закороченый на цепь, состоящую иэ транзисторов 14 и 15, диода 20 и резистора 19, при этом конденсатор 18 будет разряжаться; по мере разряда ток через

55 транзисторные переходы будет снижаться до нуля и транзисторы 14 и 15 закроются, Далее начнет повторно заряжаться конденсатор 18, и процесс генерации импульсов будет повторяться до .тех пор, пока мгновенное значение тока положительной

1720120 полуволны станет меньше тока разряда левого накопительного конденсатора 5, после этого процесс генерации прекращается, а транзисторы 14 и 15 закроются.

Аналогичным образом будет протекать процесс генерации импульсов в следующий полупериод. При этом генерация импульсов происходит до тех пор, пока мгновенное значение тока отрицательной полуволны не станет меньше тока разряда правого накопительного конденсатора 5.

Таким образом, в положительный полупериод задающий стабилитрон 32 контролирует уровень напряжения на левом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управляющего генератора 13 подключен через стабилитрон 32 и диод 26 к среднему выводу накопительных конденсаторов

5, транзисторы 24 и 25 полупроводникового переключателя 23 при этом будут закрыты, так как к базе транзистора 24 прикладывается запирающий потенциал через резистор 31. В отрицательный полупериод первичного тока задающий стабилитрон 32 контролирует уровень напряжения на правом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управляемого генератора 13 подключается через стабилитрон 32 и открытый переход эмиттер-коллектор транзистора 25 к минусовому выходу выпрямителя 3, Транзисторы 24 и 25 при этом будут открытыми, так как и переходу база-эмиттер транзистора 24 прикладывается открывающий потенциал.

При большем токе трансформатора 1 конденсатор 18 заряжается до заданного уровня напряжения быстрей и поэтому частота следования импульсов управляемого генератора станет выше прежней, При меньшем токе трансформатора 1 конденсатор 18 заряжается до заданного уровня напряжения большее время, поэтому частота следования импульсов будет меньше прежней.

В процессе генерации управляемого генератора 13 на время открытого состояния транзистора 15 шунтируется выход выпрямителя 10 управления, в результате по управляющей цепи симистора будет протекать ток.

В положительный полупериод управляющий ток симистора 9 будет протекать по следующей замкнутой цепи; конец вторичной обмотки трансформатора 1 тока, переход катод — управляющий электрод симистора 9, диод выпрямителя 10 управления, переход коллектор-змиттер транзистора 15, правый шунтирующий диод 12, измерительный резистор 2 и начало вторичной обмотки трансформатора 1 тока, В отрицательный полупериод управляющий ток симистора 9 будет протекать по цепи: начало вторичной обмотки трансформатора 1 тока, измерительный резистор 2, левый

5 шунтирующий диод 12, переход коллекторэмиттер транзистора 15, диод выпрямителя

11 управления, переход управляющий электрод-катод симистора 9 и конец вторичной обмотки трансформатора 1 тока.

10 При стабилизации напряжения на зажимах накопительных конденсаторов 5 имеют место два режима работы схемы: работа в зоне малых вторичных токов трансформатора 1; работа при больших вторичных токах

15 трансформатора 1.

Работа в зоне малых токов характерна тем, что симисторы 9 в этом режиме вообще не включаются или включаются только на время действия управляющего импульса, 20 так как ток в его силовой цепи меньше удерживающего тока симистора. Таким образом, выходной сигнал генератора 10, поступающий на управляющий вход симистора 9, будет своим действием закорачивать

25 вторичную обмотку трансформатора 1 тока на измерительный резистор 2, тем самым поддерживать напряжение на накопительных конденсаторах 5 на заданном уровне.

При больших вторичных токах транс30 форматора 1, протекающий через открытый симистор 9 ток будет достаточный для удержания его в открытом состоянии, при этом симистор.9 останется открытым до конца полупериода вторичного тока трансформа35 тора 1 и выключится при изменении полярности тока. Чем больше ток во вторичной обмотке трансформатора, тем большую часть полупериода будет открыт симистор 9 и тем большее время будет находиться в

40 закороченном состоянии вторичная обмотка трансформатора тока 1 на измерительный резистор 2, поддерживая тем самым в заданных пределах напряжения на накопительных конденсаторах 5, 45 В однофазном и трехфазном режимах контроль напряжений на накопительных конденсаторах 5 в каждом полупериоде первичного тока выполняется раздельно. В двухфазном режиме из-за сдвига фаз на

50 180 подзаряд обоих конденсаторов 5 происходит одновременно. Для контроля напряжения на накопительных конденсаторах

5 в этом режиме используют работу полупроводникового переключателя 23, настро55 енного на контроль напряжения на конденсаторе, заряжаемом положительной полуволной тока.

Для обеспечения правильного функционирования. схемы в двухфазном режиме работы необходимо, чтобы сопротивление

1720120

10

30

55 резистора 28 было в два раза меньше сопротивления резистора 31. При этом приоритет .обеспечивается эа счет запирания в этом режиме транзисторов 24 и 25.

Ток протекает по измерительному резистору 2 независимо от коммутационного состояния симистора 9.

Напряжение на измерительном резисторе 2, пропорциональное величине первичного тока фазы, поступает на вход блока

8 контроля тока, который в аварийной ситуации (перегрузки, междуфазное или однофазное короткое замыкание. обрыв фазы) подает по заданной программе команду на включение тиристора 6 и оба накопительных конденсатора 5, включенные последовательно, разряжаются на катушку 7 электромеханического исполнительного элемента.

Формула изобретения

Устройство для токовой защиты от повреждений в сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока по числу фаз сети, к началам вторичных обмоток которых подключены первый, второй и третий входы блока контроля тока и первые выводы измерительных резисторов, вторые выходы которых объединены и подключены к четвертому входу блока контроля тока, к общей точке соединения двух последовательно включенных накопительных конденсаторов и через первый и второй шунтирующие диоды соответственно- к плюсовому и минусовому выходам выпрямителя, входы которого подключены к концам вторичных обмоток трансформаторов тока, два блокирующих диода, стабилитрон, полупроводниковый переключатель, выполненный в виде двух транзисторов разного типа проводимости, четырех резисторов, двух диодов, при этом база первого транзистора через первый резистор подключена к аноду первого блокирующего диода, к первому выводу второго резистора и к аноду первого диода, катод которого, эмиттер первого транзистора и катод второго диода объединены и подключены к общей точке соединения двух накопительных конденсаторов, коллектор первого транзистора через третий резистор соединен с базой второго транзистора и с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого, второй вывод второго резистора и эмиттер второго транзистора объединены- и подключены к минусовому выходу выпрямителя, коллектор второго транзистора соединен с анодом второго диода и с анодом стабилитрона, управляемый генератор, выполненный в виде двух транзисторов разного типа проводимости, трех резисторов, двух конденсаторов и двух диодов, при этом первый вывод пятого резистора, эмиттер третьего транзистора, первая обкладка первого конденсатора объединены, база третьего транзистора подключена к катоду стабилитрона, к второму выводу пятого резистора, к аноду третьего диода и первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого и катод третьего диода объединены и подключены к коллектору четвертого транзистора, база которого соединена с коллектором третьего транзистора и с первым выводом шестого резистора, вторая обкладка первого конденсатора соединена с первым выводом седьмого резистора второй вывод которого соединен с катодом четвертого диода, катод первого блокирующего диода подключен к второй обкладке первого накопительного конденсатора и к пятому входу блока контроля тока, анод второго блокирующего диода подключен к второй обкладке второго накопительного конденсатора и к шестому входу блока контроля тока, к выходу которого подключен управляющий электрод тиристора, катод которого непосредственно подключен к пятому входу, а анод через катушку электромеханического исполнительного элемента подключен к шестому входу блока контроля тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе при больших токах короткого замыкания, дополнительно введены два шунтирующих диода, выпрямитель управления, симисторы по числу фаз сети, при этом катоды симисторов подключены к соответствующим входам выпрямителя, аноды — к объединенным вторым выводам измерительных резисторов, управляющие электроды — к соответствующим входам выпрямителя управления, плюсовой и минусовой выходы которого соединены через третий и четвертый шунтирующие диоды, соответственно с объединенными вторыми выводами измерительных резисторов, плюсовой выход выпрямителя управления соединен с катодом третьего диода управляемого генератора, первый вывод пятого резистора которого подключен к плюсовому выходу выпрямителя, и с анодом первого блокирующего диода, к минусовому выходу выпрямителя управления подключены змиттер четвертого транзистора, второй вывод шестого резистора и анод четвертого диода. первый вывод седьмого резистора соединен с катодом второго блокирующего диода, 1720120

Составитель Л,Воропаева

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор М,Кучерявая

Редактор Н.Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ.775 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5