Устройство для защиты от токов короткого замыкания электроустановки

 

Я. В. Метелица, В. К. Мордовин, С. А. Павльфбй, И. И. Поливанов П.А. С и н Г.А.Чеч шков и Н.М;;Чи„ лиД (72) Авторы изобретения

У у ру у /,чу„.

Ф„ . -

Государственный научно-исследовательский проектно(71) Заявитель конструкторский институт электродной промь3ннввццости ."."-".:„ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите объектов электроэнергетических сис". тем, и может быть использовано для защиты трансформаторов электрической сети печей графитации в электродной промышленности.

Известно устройство для максимальной токовой защиты от коротких замы каний в трансформаторах и сети, кото- о рой содержит преобразователь тока, электромагнитный и индукционный элементы, используемые для измерения величин тока и отключения электроустановки (1 3.

Однако дайное устройство не может надежно защитить систему питания печей графитации, поскольку имеет недостаточную чувствительность. Это обусловлено тем, что токи короткого замыкания в системе питания печей графитации сравнимы с номинальными рабочими токами, которые изменяются в широких пределах от 5 кА в начале кампании графитации до 80-100 кА в конце кампании, и отстройка защиты от максимальных рабочих Токов ведет к тому, что она оказывается не чувствительной к токам короткого замыкания в начале кампании.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известное устройство для токовой защиты от токов короткого замыкания с блокировкой минимального напряжения, содержащее преобразователи тока и напряжения, .два пороговых блока, выходы которых объединены по схеме И и выходной исполнительный блок f2 ).

Однако данное устройство не обеспечивает надежной защиты электроустановки от коротких замыканий из-за низкой чувствительности, поскольку в процессе кампании графитации коэффициент трансформации печного трансфор3 982 матора, а следовательно, и вторичное напряжение на трансформаторе и печи меняется в широких пределах от 127 до 240 В, и отстройка реле от минимального рабочего напряжения не обеспечивает защиту при малых коэффициентах трансформации и высоком рабочем напряжении.

Цель изобретения - повышение надежности работы электроустановки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от токов короткого замыкания электроустановки, содержащее подключенные к силовой цепи защищаемой электроустановки преобразователи тока и напряжения, два пороговых блока, выходы которых подключены к входам элемента И, выход последнего соединен с входом выходного исполнительного блока, дополнительно введены блок фиксации скорости увеличения тока и блок фиксации скорости снижения напряжения, причем указанные блоки подключены между выходами и входами соответственно преобразователя тока и первого порогового блока и преобразователя напряжения и вторым пороговым блоком.

132

1S

При коротком замыкании в системе питания печи графитации происходит резкое снижение напряжения м скачкообразное возрастание тока. При скачкообразном возрастании тока в первичной обмотке трансреактора 9 тока скачкообразно повышается напряжение на выходе преобразователя t тока, так как изменение напряжения на выходе,трансреактора тока пропорциональ но изменению первичного тока. 1(онденсаторы 19 и 21 блока 3 фиксации скорости увеличения тока начинают доэаряжаться. Поскольку постоянная времени заряда конденсатора 19 меньше, чем конденсатора 21, между анодом и катодом диода 24 появляется разность потенциалов (на катоде "+", и на аноде "-" ), под действием которой при определенной величине порядка 10 В стабилитрон 30 первого порогового блока 5 открывается и начинает пропускать ток, создающий падение напряю

S0

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - его принципиальная схема.

Устройство содержит преобразователь 1 тока, преобразователь 2 на-, пряжения, блок 3 фиксации скорости увеличения тока, блок 4 Фиксации скорости снижения напряжения, первый пороговый блок 5, второй пороговый блок 6, элемент И 7, выходной исполнительный блок 8. Преобразователь 1 тока содержит трансреактор 9 тока, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, установленному с первичной стороны защищаемого силового трансформатора, и выпрямительный мост, выполненный на диодах 10-.13. Преобразователь 2 напряжения содержит подключенный на напряжение короткой сети трансформатор 14 и выпрямительный мост, выполненный на диодах 15.-18. Блок 3 фиксации скорости увеличения тока выполнен на активно-емкостных элементах 19-22, содержит стабилитрон

23, ограничивающий перенапряжения, и диод 24, предотвращающий протекание тока между зарядными цепями 1920 и 21-22. Блок 4 фиксации скорости снижения напряжения выполнен на активно-емкостных элементах 25-28, содержит диод 29, предотвращающий протекание тока между цепями 25-26 и

27-28. Первый пороговый блок 5 содержит стабилитрон 30, резистор 31 и тиристор 32,второй пороговый блок

6 содержит стабилитрон 33, резистор

34 и тиристор 35, элемент И 7 выполнен на двух тиристорах 36 и 37, каждый из которых шунтирован разрядно-зарядными цепями 38-41 и 42-45 для надежного удержания тиристоров в открытом состоянии, включенных последовательно в цепь катушки 46 отключения выключателя выходного исполнительного блока 8.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы системы питания печи графитации с выходов преобразователей 1 и 2 тока и напряжения на входы блоков 3 и 4 фиксации скорости увеличения тока и скорости снижения напряжения соответственно поступают сигналы, под действием ко1 . торых заряжаются конденсаторы 19,21 и 25,27. Однако этого напряжения заряда недостаточно для пробоя стабилитронов 30 и 33 первого и второго пороговых блоков, в этом режиме через элемент И 7 на вход выходного исполнительного блока 8 сигнал не проходит и отключения защищаемой электроустановки не происходит.

5 9821 жения на резисторе 31, открывающее тиристор 32 элемента И 7. Происходящее при этом скачкообразное увеличение тока открывает тиристор 36 элемента И 7. Тиристор 36 удерживается некоторое время в открытом состоянии разрядным током заряженного конденсатора 38. Если в течение этого времени открывается тиристор 37 элемента И 7, в цепи катушки 46 от- <0 ключения выключателя выходного исполнительного блока 8 будет проте- кать ток и выключатель отключает систему питания.

Открытие .тиристора 37 элемента

И 7 происходит в результате резкого снижения напряжения при коротком замыкании. Если в процессе эксплуатации происходит короткое замыкание в системе питания электропечной уста- 20 новки графитации, резко снижается напряжение на шинах короткой сети, куда подключена первичная обмотка трансформатора 14 напряжения, а сле дрвательно, также резко снижается на- З пряжение на выходе преобразователя 2 напряжения. Заряженные конденсаторы

25 и 27 начинают разряжаться, а поскольку постоянные времени разряда цепей 25-26 и 27-28 выбраны разными, 30 в частности постоянная воемени разряда цепи 25-26 меньше, чем постоянная времени разряда цепи 27-28, между анодом и катодом диода 29 появляется разность потенциалов (на ка- 3$ тоде "+", на аноде "-" ), под действием которой стабилитрон 33 второго порогового блока 6 открывается и начинает пропускать ток, падение напряжения от которого на сопротивле- 40 нии 34 открывает тиристор 35. Открытие тиристора 35 скачкообразно увеличивает ток в цепи управляющего электрода тиристора 37 и открывает его.

Защита не работает и не дает лож- 4В ных сигналов на отключение при плавном эксплуатационном подъеме тока в печи графитации и понижении напря32 6 жения при переключении трансформатора на более высокую ступень тоансформации, так как при этом происходит постепенное плавное перераспределение напряжения между цепями 1920 и 21-22, и между цепями 25-26 и

27-28 соответственно, а напряжение на стабилитронах 30 и 33 не достигает необходимой величины для их открытия. Следовательно, тиристоры 32 и 35 первого и второго блоков 36 и 37 элемента И 7 остаются закрытыми и в катушке 46 отключения ток отсутствует.

Данное техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства для защиты токов короткого замыкания.

Формула изобретения

Устройство для защиты от токов короткого замыкания электроустановки, содержащее подключенные к силовой цепи защищаемой электроустановки преобразователи тока и напряжения, два пороговых блока, выходы которых подключены к входам элемента И, выход последнего соединен с входом выходного исполнительного блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы электроустановки, в него дополнительно введены блок фиксации скорости увеличения тока и блок фиксации скорости снижения напряжения, причем укаэанные блоки подключены между выходами и входами соответственно преобразователя тока и первого порогового блока и преобразователя напряжения и второго порогового блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. федосеев А. И. Релейная защита электрических систем. И., "Энергия", 1976, с. 57.

2. Там же, с. 491.

982132

Составитель Л. Воропаева

Редактор Л. Алексееко Техредй.Надь Корректор N. Ватрущкина

Заказ 9728/75 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

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