Трехфазное реле тока

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >960993 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3а е еНо 17. 12. 80 (21) 3234941/18-21 (5I)М. Кл. с присоединением заявки 1те

Н 01 Н 47/06

5кудерстмикый комитет

СССР ио аелем иеебретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень Мв $5

Дата опубликования описания 26. 09 .82 (53) УДК 621.316.

925 (088. 8) (72) Автор изобретения

А.ф. Березовский

ЙйеайЯ (71) заявитель (54) ТРЕХФАЗНОЕ РЕЛЕ ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в токовых защитах электроустановок от коротких замыканий (к.з.) .

Известно реле тока, выполненное по принципу сравнения абсолютных значений двух переменных напряжений и содержащее, в частности, мостовой блок сравнения, к одной диагонали которого подключены шины с одним из сравниваемых напряжений, а к другой исполнительный элемент P1).

Однако при использовании такого устройства для реализации.трехфазного реле тока с целью получения повышенной чувствительности к двухфазным и однофазным к.з. приходится применять три его полных комплекта, что обуславливает значительную сложность конструкции в целом.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является трехфазное реле тока, содержащее три мос товых блока сравнения, в каждом из

2 которых одни смежные плечи, связанные с соответствующим фазным вводом, выполнены резистивными, а другие резистивно"диодными с общим для всех мостов резистором в одном из плеч, нуль-индикатор, выполненный в виде поляризованного реле, обмотки которого включены в выходные диагонали всех блоков сравнения, а контакты — в цепь измейения установки исполнительного реле 21.

Недостаток известного устройства связан с наличием на выходе нуль-индикатора сигнала в трехфазном симметричном режиме. Это предопределяет выбор повышенных токов срабатывания реле.

Целью изобретения является повышение чувствительности подобного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазное реле тока, содержащее три мостовых блока сравнения, в каждом из которых одни смеж960993 ные плечи, связанные с соответствующим фазным вводом, выполнены резистивными, а другие — резистивно-диодными с общим для всех мостов резистором в одном из плеч, нуль-индикатор, обмотки которого включены в выходные диагонали всех блоков сравнения, исполнительное реле, введены операционный усилитель, суммирующий резистор, три выпрямителя, три конденсаторных ie фильтра и два промежуточных реле, и нуль-индикатор выполнен в виде трансформатора с тремя первичными и одной вторичной обмотками, причем неинвертирующий вход операционного усилителя д5 через первые фильтр и выпрямитель подключен к вторичной обмотке трансФорматора, а инвертирующий вход че° рез второй фильтр — к суммирующему резистору, установленному в общем проводе между точкой соединения блоков сравнения и шиной нулевого потенциала, обмотки промежуточных реле через второй и третий выпрямители соединены с выходом операционного усилителя, зашунтированным третьим фильтром, а их контакты включены в цепи изменения уставки исполнительного реле.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного трехфазного реле тока; на фиг. 2расчетные кривые напряжений, сравниваемых в операционном усилителе, а также кривая их разности в зависимости от соотношения фазных токов.

Устройство имеет фазные вводы 1-3 для отдельного и 4 - для общего подсоединения датчиков тока или напряжения. Каждый мостовой блок сравнения содержит диоды и 6 и резисторе ры 7-10, причем резистор 10 является общим для всех блоков сравнения. С целью балансировки мостов сопротивления резисторов 7 и 8, а также 9 и

10 выбираются равными . В выходные диа 5

45 гонали блоков сравнения включены первичные обмотки 11 трансформатора.

К вторичной обмотке 12 трансформатора через выпрямительный диод 13, конденсаторный фильтр 14, а также потенциометр из резисторов 1 и 16 подключен неинвертирующий вход дифференциального операционного усилителя 17.

Инвертирующий вход усилителя 17 через резистор 18 и конденсаторный фильтр 55

19 подсоединен к суммирующему резистору 20, установленному в общем проводе между точкой соединения блоков

4 сравнения и шиной нулевого потенциала. С выходом усилителя 17 через выпрямительные диоды 21 и 22, включенные в противоположных направлениях, соединены обмотки промежуточных (токовых) реле 23 и 24. Диоды 21 и 22 вместе с резисторами 25 и 26 введены также в цепь обратной связи усилителя 17, а выход последнего. зашунтирован конденсоторным фильтром 27.

Раэмыкающие контакты 28 и 29 промежуточных реле включены в цепи изменения уставки исполнительного (токового) реле 30. Изменение уставки осуществляется путем шунтирования обмотки реле 30 резисторами 31 и 32.

Реле 30 может быть выполнено на электромагнитной либо полупроводниковой основе.

Использование в устройстве конденсаторных фильтров 14, 19 и 27 преследует цель фильтрации первой и высших гармоник сигналов.

Реле работает следующим образом.

В условиях трехфазных симметричных входных величин через общий резистор 10 мостовых блоков сравнения протекает ток от того из диодов 6, который подводит самое большое мгновенное значение напряжения. При этом в выходной диагонали моста, на который поступает меньшее напряжение (неравное нулю), возникает напряжение небаланса и по соответствующей первичной обмотке 1 I трансформатора идет импульс тока. Приближенно за период напряжения сети суммарные ампервитки в первичных обмотках 11 имеют вид трех треугольных импульсов, а среднее значение напряжения Ч. на вторичной обмотке 12 определяется соотношением

v„= ((IA„+zв+ с1

"Вю Ьс и CAvn ) > где k< - постоянный коэффициент; амплитуды фазных токов, например от токовых датчиков

1 дВ ° 1 Sc > Т СА, амплитуды геомет рических разностей фаэных токов.

Кривая 1 напряжения / на фиг. 2) рассчитана по выражению (1 ) в поедложении, что векторы токов 1А 8 т образуют равнобедренный треугольник. По оси абсцисс отложено отношение

1о

15 го

5 96

1 "/1, где I+< - величина одного . из двух равных токов; величина третьего тока. По оси ординат отложено отношение 2YV K„I„<>z, где I майи личина наибольшого из токов.

Сглаженное конденсаторным фильтром

14 до своего среднего значения напряжение Ч со вторичной обмотки 12 трансформатора поступает на неинвертирующий вход усилителя 17. На инвертирующий вход усилителя 17 подается напряжение с суммирующего резистора

20, среднее значение 0 которого достаточно точно определяется соотношением где k,- постоянный коэффициент;

Крйвая 2 напряжения 3 г (фиг.2) рассчитана по выражению (2 ) так, чтобы в трехфазном симметричном режиме, когда I+/I?+ = 1, разность сравниваемых усилителем 17 напряжений

V = V — У,1 равнялась нулю. На фиг. 2 представлена в этих условиях и кривая 3 раэностного напряжения Ч .

На выходе. усилителя 17 диод 21 отбирает на промежуточное реле 23 только положительные значения напряжения

М, а диод 22 на промежуточное реле

24 — только его отрицательные значения. Введение диодов 21 и 22 в цепь обратной связи усилителя 17 позволяет уменьшить погрешности от падения напряжения на диодах.

При срабатывании промежуточного реле 23 размыкающим контактом 28 отсоединяются резисторы 31 и 32, что значительно увеличивает чувствительность исполнительного реле 30 в области 0 Г /I О,q, которая примыкает к чистому двухфазному току к.э, когда I /1 .= О.

При срабатывании промежуточного реле 24 размыкающим контактом 29 отсоединяется резистор 31, что несколько меньше увеличивает чувствительнссть исполнительного реле 30 в области, примыкающей, например, к току в асинхронном двигателе при внешнем двухфазном к.з. на шинах подстанции, совпадающем по времени с запуском двигателя, или к двухфазному току при к.з. за трансформатором

g/,, когда 1 /1 = 2.

Токовая защита. с предложенным устройством, благодаря использованию положительной и отрицательной облас0993 6 тей разностного напряжения Чр, может без выдержки времени отключать чистый двухфазный ток асинхронного двигателя в режиме пуска и обрыва одного провода (режим АПВ после ликвидировавшегося к.з., вызывавшего обрыв провода) и при этом не будет чувствовать внешнее двухфазное к.з. на шинах подстанции, совпадающее по времени с пуском двигателя.

Предложенное устройство можно более эффективно, чем известные, применить для реализации защиты с ускоренным отключением двухфазных к.з. по всей линии электропередачи 35 кВ, питающей трансформатор, /g . Предлагаемое устройство можно использовать для построения более совершенной минимальной защиты напряжения для асинхронных двигателей.

Таким образом, общее повышение чувствительности предложенного трехфазного реле тока эа счет обеспечения улучшенной проходной характерис25 тики блоков сравнения, которая в данном случае имеет ярко выраженные положительную, практически нулевую и отрицательную зоны раэностного напряжения Чр, независящие от величины входных токов, позволяет существенно расширить функциональные возможности устройства.

Формула изобретения

Трехфазное реле тока, содержащее три мостовых блока сравнения, в каж- дом из которых одни смежные плечи, связанные с соответствующим фазным вводом, выполнены реэистивными, а другие - резистивно-диодными с общим для всех мостов резистором в одном из плеч, нуль-индикатор, обмотки которого включены в выходные диагонали всех блоков сравнения, исполнительное реле, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 45 что, с целью повышения чувствительности к различным видам повреждений в защищаемой электроустановке, в него введены операционный усилитель, суммирующий резистор, три выпрямите50 ля три конденсаторных фильтра и два промежуточных реле, а нуль-индикатор выполнен в виде трансформатора с тремя первичными и одной вторичной обмотками, причем неинвертирующий вход операционного усилителя через первые фильтр и выпрямитель подключен к вторичной обмотке трансформатора, а инвертирующий вход через второй фильтр — к суммирующему резистору, 7. 960993 8 установленному в общем проводе меж- нения уставки исполнительного ду точкой соединения блоков сравне- реле. ния и шиной нулевого потенциала, об- Источники информации, мотки промежуточных реле через второй принятые во внимание при экспертизе и третий выпрямители соединены с вы- 1. Авторское свидетельство СССР ходом операционного усилителя, за- Ю !92292, кл. G 01 R 19/10, 1964. шунтированным третьим фильтром, а их 2. Авторское свидетельство СССР контакты включены в цепи Изйе- Р 542143, кл. G 01 R 19/10, 1974;

960993

Составитель Л. Иорозов

Редактор Г. Ус Техреду Т.Фанта КороектооЛ. Бокшан

Заказ 7302/68 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал ППП "Патент", r,. Ужгород, ул. Проектная, 4