Устройство для защиты участков электрической сети от токов короткого замыкания

 

Изобретение относится к бесконтактным устройствам релейной защиты трехфазных сетей переменного тока и электроустановок от токов короткого замыкания в низковольтных автономных энергосистемах, например судовых. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство защиты, содержащее реагирующий 1, времязадающий 2 и исполнительный 3 органы, введены пороговый орган 4, первый 5 и второй 6 элементы "Задержка", первый 7 и второй 8 элементы И, элемент ИЛИ 9, выход которого соединен с входом исполнительного органа 1, а входы - с выходами времязадающего органа 2, первого 7 и второго 8 элементов И, первый вход первого элемента И 7 подключен к выходу реагирующего органа 1, а второй вход соединен с выходом порогового элемента 4 и входом первого элемента "Задержка" 5, причем выход первого элемента "Задержка" 5, соединен с входом "Сброс" порогового элемента 4, первый вход второго элемента И 8 - с выходом второго элемента "Задержка" 6, вход которого подключен к выходу реагирующего органа 1, а второй вход второго элемента И 8 выведен посредством линии связи 10 (блокировки) к устройству защиты нижней ступени. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным устройствам релейной защиты трехфазных сетей переменного тока и электроустановок от токов короткого замыкания /КЗ/ в низковольтных автономных энергосистемах, например, судовых.

Известно устройство защиты максимального переменного тока от токов КЗ, используемое в судовых энергосистемах, состоящее из входного блока, блока выдержки времени, промежуточного или исполнительного блока, выходного блока и блока питания [1]. Выход входного блока подключен к входу блока выдержки времени, выход которого через промежуточный блок подключен к входу выходного блока.

Существенным недостатком устройства является отказ в срабатывании при включении на существующее КЗ в защищаемой сети из-за отсутствия питания по току.

Известно комплектное устройство максимально-токовой защиты типа КМТ3-50 [2] , состоящее из реагирующего, времязадающего, исполнительного органа и токового блока питания.

При токе в контролируемой сети, равном или превышающем ток уставки защиты, срабатывает реагирующий орган и выдает сигнал на запуск времязадающего органа, который через время, определенное уставкой по времени, подает сигнал на исполнительный орган.

Недостатком устройства является большое время срабатывания, определяемое селективной уставкой по времени, при включении на существующее КЗ в сети. Кроме того, при большом количестве ступеней селективности время срабатывания устройства защиты, расположенной вблизи генератора, получается недопустимо большим.

Возникает проблема увеличения быстродействия устройств защиты верхних ступеней при КЗ в зоне их контроля и при их включениях на существующее КЗ в защищаемых участках сети.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройств защиты при КЗ на участках сети.

Это достигается тем, что в устройство введены пороговый орган, уставка срабатывания по току которого меньше, чем у реагирующего органа и с возможностью срабатывания по второму входу от вспомогательного контакта силового выключателя при его включении, первый элемент "Задержка" с цепью "Сброс" порогового органа, связанные с первым элементом И, элемент ИЛИ, а также вторые элементы "Задержка", И, связанные с устройством защиты нижней ступени.

Указанное решение позволяет уменьшить время срабатывания устройства защиты верхней, селективной ступени, при возможных КЗ в контролируемый, "своей" зоне, а также при включениях устройств защиты на существующее КЗ на участке сети, сведя его к собственному времени срабатывания выключателя, что повышает эффективность защиты автономных энергосистем и ограничивает размеры возможных повреждений электроустановок.

На чертеже приведена схема устройства для защиты участков электрической сети от токов КЗ.

Устройство содержит реагирующий орган 1, времязадающий орган 2, исполнительный орган 3, пороговый орган 4, первый элемент "Задержка" 5, второй элемент "Задержка" 6, первый элемент И 7, второй элемент И 8, элемент ИЛИ 9, линию связи 10.

Устройство защиты содержит реагирующий орган 1, соединенный с ним времязадающий орган 2, исполнительный орган 3, элемент ИЛИ 9, выход которого соединен с входом исполнительного органа 3, а входы - с выходами времязадающего органа 2, первого элемента И 7, второго элемента И 8, пороговый орган 4, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 7 и входу первого элемента "Задержка" 5, выход которого, в свою очередь, соединен со входом "Сброс" порогового органа 4, второй элемент "Задержка" 6, вход которого подключен к выходу реагирующего органа 1, а выход соединен с первым входом второго элемента И 8, второй вход которого выведен посредством линии связи 10 к устройству защиты нижней ступени.

Принцип работы устройства защиты заключается в следующем.

При включении устройства защиты на нормальной режим защищаемой сети срабатывает пороговый орган 4, разрешая работу элементу "Задержка" 5. /Время задержки элементов "Задержка" с учетом переходных процессов и по соображениям помехоустойчивости устройства защиты выбрано в пределах 0,02-0,06 с/. Последний, отсчитав время задержки, возвращает пороговый орган 4 в исходное состояние. При этом реагирующий орган 1 находится в несработанном состоянии, на выходе элемента ИЛИ 9 сигнал на срабатывание исполнительного органа 3 отсутствует. На втором входе второго элемента И 8, в случае подключенном под напряжение устройства защиты нижней ступени, присутствует сигнал логической "1" /далее - сигнал "1"/.

При возникновении с номинального режима КЗ в зоне контроля устройств защиты нижней ступени срабатывает реагирующий орган 1, а также реагирующий орган устройства защиты нижней ступени. На втором входе второго элемента И 8 появляется сигнал "0". По сигналу реагирующего органа 1 времязадающий орган 2 начинает формировать свою селективную выдержку времени. При этом по условиям селективности раньше срабатывает устройство защиты нижней ступени и отключает аварийный участок контролируемой сети. Реагирующий орган 1 возвращается в исходное состояние, останавливая работу времязадающего органа 2.

В случае КЗ с номинального режима на контролируемом участке сети /когда на втором входе второго элемента И 8 присутствует сигнал "1"/, т.е. в "своей" зоне, устройство защиты срабатывает ускоренно в цепи - элемент "Задержка" 6 - элемент И 8.

В случае обесточенного фидера устройства защиты нижней ступени, а также при КЗ, обрывах на линии связи 10 предлагаемое устройство защиты сработает своей селективной уставкой по времени, определяемом времязадающим органом 2.

При включении устройства защиты на существующее в контролируемой сети КЗ срабатывают реагирующий орган 1 и пороговый орган 4. На обоих входах элемента И 7 появляется сигнал "1", аналогичный сигнал с выхода элемента И 7 поступает на вход элемента ИЛИ и устройство защиты срабатывает мгновенно, отключая поврежденный участок сети.

Устройство защиты позволяет простыми средствами увеличить быстродействие при КЗ в своей зоне, независимо от величины селективной уставки по времени, а также при включении устройства защиты на существующее КЗ в сети и тем самым уменьшить размеры возможных повреждений участков электрической сети и электроустановок в аварийных режимах, что повышает надежность устройства релейной защиты в целом.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ УЧАСТКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее последовательно включенные реагирующий и времязадающий органы, исполнительный орган, отличающееся тем, что дополнительно введены пороговый орган, первый и второй элементы ЗАДЕРЖКА, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом исполнительного органа, а входы - с выходами времязадающего органа, первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к выходу реагирующего органа, а второй вход соединен с выходом порогового органа и входом первого элемента ЗАДЕРЖКА, причем выход первого элемента ЗАДЕРЖКА соединен с входом "Сброс" порогового органа, вход которого подключен к входу реагирующего органа, первый вход второго элемента И соединен с выходом второго элемента "задержка, вход которого подключен к выходу реагирующего органа, а второй вход второго элемента И выведен посредством линии связи к устройству защиты нижней ступени.

РИСУНКИ

Рисунок 1