Устройство для контроля выходных цепей газовой защиты с замыкающим контактом и двухпроводной линией связи

 

Изобретение предназначено для газовой защиты трансформатора с контролем обрыва, замыкания и снижения величины сопротивления изоляции оперативных цепей при питании от постоянного или переменного тока. Сущность изобретения заключается в том, что последовательно с замыкающими контактами газового реле включается первый стабилитрон, а параллельно этой цепи включается второй стабилитрон, при этом напряжение стабилизации первого стабилитрона меньше, чем напряжение стабилизации второго стабилитрона. При нормальном состоянии оперативных цепей напряжение на реагирующих органах равно напряжению стабилизации второго стабилитрона и реагирующие органы не работают и сигнал на выходе устройства отсутствует. Если произошел обрыв оперативных цепей, то срабатывает первый реагирующий орган и на выходе устройства появляется сигнал. "Нарушение линии". При снижении величины сопротивления изоляции оперативных цепей или при металлическом замыкании срабатывают второй и четвертый реагирующие органы и также появляется сигнал "Нарушение линии". При срабатывании газового реле срабатывет третий реагирующий орган и формируется сигнал отключения, который также формируется при снижении величины сопротивления изоляции и замыкании контактов газового реле. Такое выполнение устройства позволяет исключить ложную работу при глубоком снижении сопротивления изоляции и металлическом замыкании, а также предупреждает оперативный персонал о снижении изоляции оперативных цепей. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите трансформаторов (автотрансформаторов). Опыт эксплуатации показывает, что наиболее часто наблюдаются повреждения в соединительном кабеле между газовым реле, расположенном на баке трансформатора, и панелью защиты трансформатора, находящейся на релейном щите. К таким повреждениям относятся обрыв, замыкание или снижение величины сопротивления изоляции между жилами кабеля.

Известно устройство [1] для контроля линии связи продольной дифференциальной токовой защиты линии, в котором рабочим током является ток промышленной частоты, а для контроля используется наложение постоянного тока.

Известно устройство для защиты трансформаторов [2] содержащее два реагирующих органа, две RC-цепи, два диода, газовое реле и источник переменного напряжения пониженной частоты, один вывод которого соединен с первым выводом первого реагирующего элемента, выход которого предназначен для подключения к цепи отключения выключателя трансформатора, второй вывод источника переменного напряжения через одну из двух жил двухпроводной линии связи соединен с первым выводом замыкающего контакта газового реле, кроме того, к первому выводу источника подключены первые обкладки конденсаторов RC-цепей и первый вывод второго реагирующего органа, выход которого предназначен для подключения к цепям сигнализации, вторая обкладка конденсатора первой RC-цепи и второй вывод первого реагирующего органа объединены и через последовательно соединенные резистор указанной RC-цепи, размыкающий контакт второго реагирующего органа, вторую жилу двухпроводной линии связи подключены к катоду первого диода, анод которого подключен ко второму выводу замыкающего контакта газового реле, вторая обкладка конденсатора второй RC-цепи и второй вывод второго реагирующего органа объединены и через резистор указанной RC-цепи подключены к аноду второго диода, катод которого подключен к точке соединения одного из выводов размыкающего контакта второго реагирующего органа и второй жилы двухпроводной линии связи.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет исключения отказов защиты при обрыве одной из жил двухпроводной линии связи.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 график зон работы реагирующих органов.

В устройстве к клеммам 1 и 2 подключен источник оперативного питания и соответственно входы выпрямительного моста 3, положительный вывод которого соединен со вторым выводом резистора 4. Первые выводы резистора 4, конденсатора 5 и первые входы реагирующих органов 6-9 объединены через одну из жил двухпроводной линии связи 10 и соединены с катодом первого стабилитрона 11 и через замыкающий контакт 12 газового реле с катодом второго стабилитрона 13, аноды которых объединены и через другую жилу 14 двухпроводной линии связи соединены со вторым выводом конденсатора 5, вторыми объединенными входами реагирующих органов 6-9 и отрицательным выводом выпрямительного моста 3.

Выход первого реагирующего органа 6 соединен с первым входом первого логического элемента ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом второго реагирующего органа 7 и первым входом первого логического элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом третьего реагирующего органа 8, первыми входами вторых логических элементов ИЛИ 17 и И 18, второй вход последнего через логический элемент НЕ 19 соединен с выходом первого элемента задержки 20 и первым входом третьего логического элемента И 21. Выход этого элемента соединен с первым входом третьего логического элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с выходом первого логического элемента И, а третий вход подключен к выходу четвертого реагирующего органа 9, третьему входу первого логического элемента ИЛИ 22 и второму входу второго логического элемента ИЛИ 17, выход которого подсоединен ко второму входу третьего логического элемента И 21. Вход первого логического элемента ИЛИ 15 через второй элемент задержки 23 соединен с цепью сигнализации "Нарушение линии", а выход второго логического элемента И 18 через третий элемент задержки 24 соединен с цепью отключения. Выход третьего логического элемента ИЛИ 22 подсоединен к первому элементу задержки 20.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение оперативного питания через клеммы 1 и 2 поступает на вход выпрямительного моста 3. Один его выход через резистор 4 подключен к линии связи 10, а другой к линии связи 14. При высокой величине сопротивления изоляции напряжение между жилами линии связи будет равно напряжению стабилизации U_ст1 (см. фиг.2). Реагирующие органы 6-9 находятся не в сработанном состоянии, так как напряжение срабатывания РО₁ U_ср1 ≥U₁, напряжение срабатывания РО₂-РО₄ < U₂, а напряжение стабилизации первого стабилитрона 11 с учетом разброса напряжения стабилизации и температурной нестабильности выбирается в пределах U₁ > U_ст1 > U₂. При обрыве одной жилы линии связи напряжение на входах реагирующих органов 6-9 становятся больше U₁ и срабатывает реагирующий орган 6 и на его выходе появляется логическая единица, которая через первый логический элемент ИЛИ 15 поступает на вход второго элемента задержки 23, выход которого действует на цепь сигнализации "Нарушение линии". Для контроля состояния всей линии связи первый 11 и второй 13 стабилитроны располагаются в непосредственной близости от газового реле 12. При коротком замыкании между жилами 10 и 14 линии связи напряжение на входах реагирующих органов 6-9 быстро падает до нуля, на выходе четвертого реагирующего органа 9 появляется логическая единица, которая через первый логический элемент ИЛИ 15 поступает на вход второго элемента задержки 23, через второй логический элемент ИЛИ 17 на второй вход второго логического элемента 21 и через третий логический элемент 22 на вход первого элемента задержки 20. После срабатывания последнего сигнал логической единицы сохраняется до тех пор, пока в сработанном состоянии будет третий 8 или четвертый 9 реагирующие органы. Сигнал на выходе логического элемента И 18 будет отсутствовать, пока на его втором входе также сигнал будет отсутствовать и, следовательно, ложной работы устройства не будет. После срабатывания второго элемента задержки 23 появляется сигнал "Нарушение линии". Если произойдет восстановление сопротивления изоляции линии связи, то напряжение на входах реагирующих органов восстанавливается до U_ст1 и реагирующие органы 8 и 9 возвращаются в исходное состояние.

При срабатывании газовой защиты (замыкание контактов 12) напряжение на входах реагирующих органов 6-9 будет равно U_ст2. В этом случае срабатывает реагирующий орган 8, так как выполняется условие U_ср3 U_ст2 и логическая единица поступает на второй вход первого логического элемента И 16 и на первые входы логических элементов 17 и 18. При этом на выходах логического элемента 16 будет логический ноль, логического элемента 17 логическая единица, логического элемента 21-0, логического элемента 18-1. После срабатывания элемента задержки 24 вырабатывается сигнал на отключение.

Если будет происходить медленное снижение величины сопротивления изоляции линии связи, то при достижении уровня напряжения U₂ (фиг.2) срабатывает реагирующий орган 7 и с его выхода логическая единица подается на логические элементы И 16 и ИЛИ 15 и на выходе последнего также появляется логическая единица. После срабатывания второго элемента задержки 23 появляется сигнал "Нарушение линии". Если при снижении величины сопротивления изоляции напряжение находится в пределах от U₂ до U₃ и происходит замыкание контактов газового реле 12, то напряжение становится равным U_ст2 равного U_ср, что приводит к срабатыванию реагирующего органа 8. Элемент задержки 20 не успевает сработать за время изменения напряжения от U₃ до U₄ (фиг.2), так как логический сигнал на выходе логического элемента И 16 меняется с 1 до 0 за время, меньшее, чем выдержка времени элемента задержки 20. После срабатывания элемента задержки 24 формируется сигнал на отключение.

Если при медленном снижении величины сопротивления изоляции не происходит срабатывание газового реле (контакты 12), то при напряжении на входах реагирующих органов 6-9 в интервале от U₃ до U₄ срабатывают реагирующие органы 7 и 8. На выходе логического элемента И 16 формируется логическая единица, которая через логический элемент ИЛИ 22 подается на вход элемента задержки 20. После срабатывания последнего логическая единица через логический элемент И 21 поступает на первый вход логического элемента ИЛИ 22 и это состояние запоминается. Напряжение на выходе логического элемента 18 меняется с 1 до 0 за время задержки элемента 20, но формирование сигнала на отключение не происходит, так как выдержка времени элемента задержки 24 больше, чем выдержка времени элемента задержки 20. Ложной работы устройства не будет и при дальнейшем снижении напряжения на входах реагирующих органов 6-9 ниже U₄, так как состояние элемента задержки 20 не меняется. Если по каким-либо причинам величина сопротивления линии связи станет высокой, то схема возвращается в исходное состояние. Для определения неисправности, происшедшей в линии связи, предусмотрена установка сигнализирующих элементов (например, светодиодов) на выходе реагирующих органов (не показаны).

Таким образом, применение устройства позволяет облегчить эксплуатацию газовой защиты, сигнализируя о снижении величины сопротивления изоляции, обрыве и исключает ложную работу устройства при замыкании, снижая аварийный ущерб в энергосистеме.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЫХОДНЫХ ЦЕПЕЙ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ С ЗАМЫКАЮЩИМ КОНТАКТОМ И ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИЕЙ СВЯЗИ, содержащее первый и второй реагирующие органы, резистор и конденсатор, первые выводы которых объединены и подключены к первому входу первого реагирующего органа, вторые входы первого и второго реагирующих органов подключены к второму выводу конденсатора, отличающееся тем, что дополнительно введены третий и четвертый реагирующие органы, три элемента И, элемент НЕ, три элемента ИЛИ, три элемента задержки, два стабилитрона с разным напряжением стабилизации и выпрямительный мост, входы которого предназначены для подключения и источнику оперативного питания, положительный вывод выпрямительного моста соединен с вторым выводом резистора, первый вывод которого подключен к первым входам второго, третьего и четвертого реагирующих органов и через одну из жил двухпроводной линии связи соединен с катодом первого стабилитрона и первым выводом замыкающего контакта газового реле, с вторым выводом которого соединен катод второго стабилитрона, а аноды стабилитронов объединены и через другую жилу двухпроводной линии связи соединены с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого реагирующих органов и отрицательным выводом выпрямительного моста, выход первого реагирующего органа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго реагирующего органа и первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего реагирующего органа, первым входам вторых элементов ИЛИ и И, второй вход последнего через элемент НЕ подключен к выходу первого элемента задержки и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а третий вход подключен к выходу четвертого реагирующего органа, третьему входу первого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ через второй элемент задержки предназначен для соединения с цепью сигнализации "Нарушение линии", а выход второго элемента И через третий элемент задержки предназначен для соединения с цепью отключения, выход третьего элемента ИЛИ подключен к первому элементу задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2