Устройство защитного отключения призамыкании ha землю контактной сети пос-тоянного toka c силовым управляемымвыпрямителем и прерывателем отпирающихимпульсов b цепи управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресаублнк (61) Дополнительное к ввт.свид-ву 9 600646 (22) Заявлено 03.07.78 (21) 2639597/24-07 (51)М. КЛ. с присоединением заявки М

Н 02 Н 3/16

Госуяарственнмя .комитет

СССР яо ямам изобретений и открмтий (23) Приоритет—

Опубликовано 230181 Бюллетень Н9 3

Дата опубликования описания 2 3. 0 1. 81 (53) УДК 621. 316. 92 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Пал ванов, В.И.Шуцкий, Ш.Г. Настритдинов и К.С.Хасанов (71) Заявитель

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПРИ ЗАМЫКАНИИ

HA ЗЕМЛЮ KOHTAKTHOH СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С СИЛОВЫМ

УПРАВЛЯЕМЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ И ПРЕРЫВАТЕЛЕМ ОТПЦРАОЩИХ

ИМПУЛЬСОВ В ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ

1 (54) Изобретение относится к защите электрических линий, машин и приборов и предназначено для защитного отключения контактных сетей подземного электровозного транспорта при снижении сопротивления изоляции контактного провода в результате естественного старения изоляции,различного рода повреждений и прикосновения людей к контактному проводу.

По основному авт. св. 9 600646 известно устройство защитного отключения при,снижении сопротивления изоляции контактной сети постоянного тока с силовым управляемым выпрями- 15 телем и прерывателем отпирают их импульсов в цепи управления, содержащее источник оперативного тока, чувствительный элемент и дроссель, подключенный в цепь чувствительного 26 элемента параллельно источнику оперативного тока, который выполнен управляемым, причем его управляющая цепь подключена к указанному прерывателю отпирающих импульсов, минусовый 25 вывод соединен с минусовым выводом силового выпрямителя, а чувствитель-. ный элемент включен между плюсовыми выводами силового выпрямителя и ис.точника оперативного тока (lj. ЗО

В связи с тем, что контактный провод образует с рельсовой цепью тяговой сети электрическую емкость, во время контрольной паузы возникает переходный процесс, при котором эта емкость заряжается от источника оперативного напряжения, причем емкостный ток, проходя через чувствительный элемент защитного устройства, может вызвать его срабатывание даже при высоком сопротивлении изоляции контактной сети. Для нормальной работы защитного устройства необходимо, чтобы емкостный ток успел снизиться практически до нуля до окончания контрольной паузы, когда фиксируется срабатывание или несоабатывание чувствительного элемента.

Наибольшее влияние на длительность переходного процесса оказывает величина емкости, пропорциональная протяженности защищаемой сети, и активное сопротивление цепи заряда этой емкости, равное сумме внутреннего сопротивления источника оперативного напряжения НО и сопротивления чувствительного элемента Rg, Внутреннее сопротивление источника оперативного напряжения практически равно нулю, благодаря чему сущест799064

Qp ср "о

p pep ченная параллельно драсселю, предназначена для получения импульсов оперативного напряжения прямоугольной формы.

На чертеже изображена электрическая схема зацитного устройства применительна к трехфазнай мостовой схеме силового выпрямителя, питающего контактную сеть.

Защитное устройство состоит из вспомогательного выпрямителя — источника 1 оперативного напряжения, имеющега в данном варианте общую с силовым выпрямителем 2 катодную группу вентилей, дросселя 3, подключенного на выход вспомогательного выпрямителя, чувствительного элемента (реле)

4, включенного между плюсовыми выводами силавага и вспомогательного выпрямителей, и прерывателя 5 атпирающ их импульсов, поступающих на вентили силового и вспомогательного выпрямителей ат общего источника б отпирающих импульсов. Нагрузка 7 подключена к контактной сети через вентиль-заградитель 8. Сопротивление утечки представлена резистором 9 а емкость контактной сети — кацденсаторам 10 .. Параллельно чувствительному элементу включен стабилитрон 11 так что его анод соединен с плюсовым выводом вспомогательного выпрямителя.

Параллельно дросселю включена цепочка из последовательно и встречно соединенных стабилитрона 12 и диода

13, приЧем анод стабилитрона 12 также соединен с плюсовым выводом вспомогательного выпрямителя.

При прерывании атпирающих импульсов выпрямленное напряжение силового выпрямителя снижается до нуля, и его вентили запираются. Выпрямленное напряжение вспомогательного выпрямителя также снижается до нуля, но з ат ем переходит в область отрицат ель" ных значений, так как этот выпрямитель работает на индуктивную нагрузку.

При определенном значении отрицательного напряжения резко увеличивается

ТоК через стабилитрон 12 и диод 13, и дальнейший рост отрицательного напряжения на дросселе прекращается.

После того, как ток, стабилитрона 12 становится. равным току дросселя, вентили вспомогательного выпрямителя

35 где U — величина оперативного напряжения в момент срабатывания чувствительного элементау

RJ Cp — сопрстивление изоляции контактной сети, 20 при котором срабатывает защита (несколько тысяч омов).

Так как подбор релейного элемента с напряжением срабатывания, составляющим доли вольта, затруднителен, 25 то при снижении величины сопротивления R> требуется промежуточный усилитель н апр яже ни я, что услажн яет конструкцию защитного устройства и снижает его йадежнасть.

На неличину емка стнай составляющей оперативного тока и характер ее изменения сильное влияние оказывает и форма импульса оперативного напряll жения. Анализ показывает, что время заряда конденсатора будет минимальным, если импульс оперативного напряжения имеет прямоугольную Аорму.

Оперативное напряжение ва время контрольной паузы непрерывно и почти линейно возрастает, поэтому емкастный ток вообще не может снизиться да нуля. Цля снижения влияния емкастной составляющей оперативного тока необходимо включать чувствительный элемент через дифйеренцирующую цепочку.

Эта весьма эффективная мера, однако для реализации дифференцирующего требуется специальный усилитель.

Если не принять мер па снижению влияния емкастной составляющей опера- 50 тинного тока, то защитное устройство может применяться для защиты контактных сетей протяженностью не более

5 — 7 км.

Цель изобретения — повышение чувствительности защитного устройства и

55 увеличение допустимой протяженности защищаемой контактной сети.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено двумя стабилитранами и диодом, 60 при этом параллельно чувствительному элементу включен один стабилитрон, а параллельно дросселю, являющемуся нагрузкой вспомогательного выпрямителя, включена цепочка из последова- Я венно павыIBBTGB чунствительность и допустимая протяженность защищаемой контактной сети па сравнению с другими известными защитными устройствами. Практически до нескольких десятков омов может быть снижено и сопротивление чувствительного элемента

Rp однако это потребует значительного снижения напряжения срабатывания чувствительного элемента, которое равно тельно и встречно включенных стабилитрона и диода, причем аноды двух указ анных стабилитронов присаединечы к плюсоваму выводу вспомогательного ныпрямителя.

Стабилитран, включенный параллельна чувствительному элементу, имеет напряжение стабилизации, незначительно превышающее напряжение срабатывания чувствительного элемента, и предназначен для ускорения заряда емкости контактной сети во время действия импульса оперативного напряжения, Цепочка из стабилитрана и диода, вклю799064

Ъ также запираются. На протяжении остальной части контрольной паузы оперативнце напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона 12, поддерживается за счет энергии, накопленной в магнитном поле дросселя. Диод

13 препятствует протеканию тока через стабилитрон 12 в прямом найравлении в промежутках между контрольными пауз ами, когда напряжение на выходе вспомогательного выпрямителя положи гельно.

В начале переходного процесса, возникающего при появлении импульса оперативного напряжения, емкость контактной сети еще не заряжена, и оперативное напряжение практически полностью приложено к чувствительному элементу и.к включенному параллельно с ним стабилитрону 11. Так как напряжение стабилизации этого стабилитрона значительно ниже величины оперативного .напряжения, его сопротивление резко снижается, чем обеспечивается ускоренный заряд емкости даже при большой величине сопротивления чувстви 25 тельного элемента В . Io мере заряда емкости напряжение йа стабилитроне

11 снижается, и он восстанавливает свои запирающие свойства. К концу. контрольной паузы, когда фиксируется Я срабатывание или несрабатывание чувствительного элемента, емкостная составляющая тока практически равна нулю, оперативный ток определяется только сопротивлением утечки 9 и протекает в основном через чувствительный элемент, так как сотфотивление стабилитрона 11 восстанавливается от нескольких десятков омов до нескольких сотен тысяч омов. ао

Включение параллельно дросселю и чувствительному элементу стабилитронов существенно улучшает характеристики защитного устройства. Стабилитрон с диодом, включенные параллельно дросселю, не только позволяют 45 получить наиболее благоприятную прямоугольную форму импульса оперативного напряжения, но и стабилизируют его величину, исключая тем самым влияние колебаний уровня напряжения 5Q в питающей сети на работу защитного устройства. Кроме того, достигаемое при этом ограничение напряжения дросселя позволяет снизить его индуктивность и, следовательно, его размеры и вес. Стабилитрон, вклЮченный параллельно чувствительному элементу, сокращает время переходного процесса при заряде емкости контактной сети в несколько раз даже при использовании чувствительных релейных элементов с большим собственным сопротивлением и, кроме того, исключает появление опасных перенапряжений на входе чувствительного элемента.

Данное усовершенствованное защитное устройство может быть использовано в качестве основы для разработки типовой аппаратуры защиты от утечек в подземных контактных сетях постоянного тока. формула изобретения

Устройство защитного отключения при замыкании на землю контактной сети постоянного тока с силовым управляемым выпрямителем и прерывателем отпирающих импульсов в цепи управления по авт. св. Р 600646,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и увеличения допустимой протяженности защищаемой контактной сети, дополнительно снабжено двумя стабилитро-. нами и диодом, при этом параллельно чувствительному элементу включен стабилитрон с напряжением стабилизации, незначительно превышающим напряжение срабатывания чувствитель-, ного элемента, а к зажимам дросселя, являющегося нагрузкой вспомогательного выпрямителя, подключена цепочка из последовательно и встречно соединенных стабилитрона и диода, причем аноды указанных двух стабилитронов присоединены к плюсовому выводу вспомогательного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 600646, кл. Н 02 Н 3/16 1975.

799064

Заказ

10085/79 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035,Иосква,Ж-З5,Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент,г.ужгород,ул.Проектная,4

Составитель Щеголькова

Редактор Н.Лазаренко Техред И.Асталош Корректор Г. Решетник