Устройство для защиты линий электропередач постоянного тока от коротких замыканий

Устройство для защиты линий электропередач постоянного тока от коротких замыканий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

237961

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 2|с, 68/50

Заявлено 07.1!.1963 (№ 818|47, 24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.11.1969. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 9Х11.1969

МПК Н 02d

УДК 621.316.9(088.8) Комитет по лелем изобретеиий и открытий ори Совете Министров ссса

Авторы изобретения

В. М. Маранчак, С. П. Вейский и В. В. Кривенков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЪ| ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИИ

Известно устройство для защиты линий электропередач постоянного тока от коротких замыканий. Оно содержит измерительный орган, подключенный через делитель напряжения и трансформатор тока к защищаемой линии, орган выдержки времени и выходной орган.

Цель изобретения — увеличение надежности устройства. Для этого измерительный орган выполнен в виде кольцевого сердеч|ника с 1пря.моугольной петлей гистерезиса с .размещенными на нем входными обмотками, обмотками блокинг-,генератора на полупроводниковом триоде и выходной обмоткой, с;которой:пода.ются однополярные импульсы напряжения .с постоянной, величиной вольт-временного интеграла на вход органа выдержки времени.

Для обеспечения стабильности выдержки времени орган выдержки времени может быть выполнен в виде кольцевого сердечника спря:моугольной петлей гистерезиса, на котором уста новлены входная обмотка, обмотка сброса .информации, обмотка термокомпенсации, обмотка стабилизации, выходных сигналов с,под.ключенным;к ней нелинейным сопротивлением, например, цепочки, состоящей из двух параллельно-встречно включенных диодов и активного сопротивления, и выходная обмотка, по.дающая сигнал на выходной орган, например, триггер с постоянной чувствительностью.

Для отстройки от переменной составляющей входного напряжения параллельно .делителю напряжения может быть включена 1 С-цепочка.

5 На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устрой,стваа.

Устройство состоит из бесконтактного измерительного органа 1, бесконтактного им,пульсного органа выдержки времени 2 и выходного орга.на 8.

Измерительный орган защиты, подключенный к защищаемой линии через делитель напряжения и трансформатор тока 4, реагирует

1> как на вели чину напряжения линии, передачи, так и на величину тока в линии передачи. Измерительный орган выполнен на сердечнике, имеющем прямоугольную петлю гистерезиса, и служит для выявления короткого замыкания

20 на защищаемой линии, а также получает информацию о состоянии линии передачи от трансформатора тока 4 и делительного,выхода трансформатора напряжения 5, устанавливаемых в начале линии.

На кольцевом сердечнике измерительного органа размещены входные обмотки W и Wq, обмотки W3, W, блокинг- генератора на полупроводниковом триоде Т1 (устройство подхва30 та) и выходная обмогка W,-.

237961

В схему измерительного органа входят также следующие элементы: промежуточный трансформатор тока ПТТ, служащий для согласования входа защиты с трансформатором тока 4, интвгрирующая (сглаживающая) цепочка cr — RI — с — R — с, используемая для уменьшения крутизны фронтов вторичного тока ПТТ, кремниевые стабилитроны ÄI и Л>, выполняющие функции ограничения, а также цепжка Л,С„настроенная,B резонанс HB среднюю частоту 50 ги. Резонаноная цепочка /.4С4 служит,для отстройки измерительного органа оч вынужденной переменной составляющей входного напряжения линии, имеющей частоту

50 гц, которая появляется при двухфазных опрокидываниях HIHBBp Top 3.

Входная цепь измерительного органа понапряжению выполнена по схеме сравнения на кремниевом сгабилитроне Ä4. Напряжение, снимаемое с выходного сопротивления делителя трансформатора напряжения б,,пропорциональное напряжению на линии:пере дачи, сравнивается с напряжением «зажигания» кремниевого стабилитро на Ä . Для регулирования

jy ñòàâêè измерительного органа по напряжению служит переменное сопротивление шунтирующее,выходное сопротивление делителя трансформатора напряжения.

Измвнение уставки измеритель ного органа по току осущесовляется регулированием коэффициента трансформации промежуточного трансформатора тока ПТТ.

В нормальном режиме работы ливии, передачи обмотка % магнитного сердечника б, подключенная через сглаживающую цепочку

CIRICgR CI к промежуточному тра нсформатору тока ПТТ, обтекается частью вторичного переменного тока ir этого трансформатора, а обмотка W,— постоянным током 12, пропорциональным напряжегнию Ud на линии передачи.

Число витков обмоток WI и W, а также уровень ограничения переменного тока,, протекающего в обмотке WI, выбраны таким образом, что в нормальном режиме раооты линии передачи изменение магнитного состояния сердечника б, возникающее под действием тока ir, происходит на участке насыщения 1петли гистерезиса.

Получающийся при этом перепад индукции,,в связи с большой степенью прямоугольности гистерезисной петли намагничивания сердечника, весьма мал.

Амплитуда импульсного напряжения, снимаемого в этих условиях с обмотки W, сердечника (являющейся выходом измерительного органика), практически:ра вна нулю и поэтому не оказывает влияния на последующие элементы защиты.

При коротком замыкании на линии передачи выпрямленное напряжение У„на линии снижается до вели чины остаточного, и TGK 72в оомотке W<, питающейся от,делителя трансформатора напряжения б, в связи с наличием в це,пи кремниевого стабилитрона Дз спадает до нуля.

1О

Вторичный ток промежуточного трансформатора тока при коротком замыкании в линии передачи увеличивается незначительно в связи с наличием на выпрямителе ли нии передачи регулятора тока. Ток ir,в обмотке WI сердечника остается неизменным за счет ограничения его,кремниевыми стабилитронами Л и Д .

Амплитудное значение ампервитков обмотки Й 1((А Й ) „„„, = 1,„, ° WI) выбрано таким, что при уменьшении тока 1, в обмотке Wq до нуля, око является достаточным для обеспечения перемагничивания сердечника измерительного органа по малому частному циклу. В результате этого за счет перевода намагниченности сердечника за колено петли намагничивания резко увеличивается перепад индукции и значение магнитной проницаемости. Поэтому резко возрастает связь между обмотками Р и и "4 сердечника, входящими в схему устройства подхвата.

В этом случае;во время действия в обмотке

WI сердечника положительной полуволны тока

iiI на базовой обмотке W3 возникает импульсное .напряжение, приложенное в прямом направлении,к эмиттерному переходу триода ,подхвата Ть Это напряжение достаточно для первоначального приоткрывания триода Т,.

Поэтому вследствие сильной положительной обратной связи между коллокторной и базовой цепями триода T возникает лавинообразный процесс нарастания коллвкторного тока триода. По,коллекторной цепи и, следовательно, по обмотке W4 проходит кратковременный импульс тока. Описанный процесс, по существу, является блоки нг-процессом и заканчивается, когда магнитная проницаемость сердечника снова снижается, т. е. после насыщения сердечника в направлении, противоположном первоначальному. Таким образом, под действием коллекторного импульса тока триода Т1 магнитный сердечник б измерительного органа окажется полностью перемагниченным. В процессе этого перемагничивания на выходе измерительного органа, т. е. на обмотке W„сердечника б возникает импульс напряжения.

В момент прохождения тока ir через нуль мапнитный сердечник будет находиться ь устойчивом состоянии, характеризуемом максимальным значением остаточной индукции

+В, . Затем под действием отрицательной .полуволны тока 1 сердечник будет .перемагничен в обратном направлении и возвращен,в исходIIOe магНитНОЕ соСтОяНиЕ с ОтРицательным значением остаточной индукции — B,. Если короткое замыкание линии передачи будетустойчивым, то описанный процесс перемагничивания сердечника будет непрерывно повторяться.

Ч-.ñòîòà перемагничиваний сердечника при этом будет задаваться частотой вторичного тока трансформатора тэка 4, т. е. частотой промышленной сети переменного тока, и составит

50 гц.

Таким образом, срабатывание измерительного органа защиты будет характеризоваться периодически возникновением на его выходе

237961,импульсов напряжения, следующих с частотой

50 гц, т, е. через 0,02 сек.

Параметры этих импульсов такие как крутизна фронта, амплитуда будут в определенной степени зависеть от витковых данных оомоток W;»t W, сердечника, типа примененнсго триола Т1 и т. д. Одна ко эти импульсы будут калиброванными, так .как значение вольтсекундного интеграла, определяемого плошадью петли предельного цикла перемагничивания сердечника, для всех импульсов будет одинаково и постоянно, т. е.:

$и ° Ж=2Ф, =iconst, где Ф, — поток насыщения сердечника.

Импульсы напряжения с постоянным вольтсекунд ным интегралом снимаются с выхода измерительного органа и через диод Д, предназначенный для выделения, серии однополярных импульсов, поступают на вход органа выдержки времени. Орган выдержки времени представляет собой магнитное импульсное реле времени, выполненное на основе известного магнитного ступенчатого счетчика импульсов.

Элемент времени состоит из магнитного сердечника 7 с прямоугольной петлей намагничивания, устройства сброса информации, выполненного на .полупроводниковом триоде Т,,и цепочки, составленной из двух, параллельновстречно включенных,крем ниевых диодов Д.-, Д, а также сопротивления R,-.

Считающим элементом схемы является магнитный сердечник 7 с прямоугольной петлей ,гистерезиса, который постепенно по мере поступления в обмотку Wg — (входную ор гана выдержки времени) импульсов напряжения от измерительного органа, намагничивается по частным циклам до насыщения. Насыщечие сердечника:происходит после, поступления заданного числа импульсов, т. е. через опреде1 ленное время, равное t=n —, f где и — число импульсов с постоянным вольтсекундным интегралом, необходимое для насыщения сердечника;

/ = 50 гц — частота следования импульсов.

Фиксация момента насыщения сердечника, т. е. момента окончания, счета выдержки времени и срабатывания элемента времени, производится по возрастанию импульсов обратного напряжения (импульсов самоиндукции), индуктируемых в обмотках сердечника 7 в,процессе затухания входных импульсов. Выдержка времени реле плавно регулируется в пределах 0,08+0,5 сек с помощью перемснного сопротивления R<.

Сброс информации, накопленной сердечником 7 элемента времени, .к моменту устранения короткого замыкания линии или отключения передачи, происходит автоматически после возврата измерительного органонa защиты в исходное;положение. Для,сброса информации и возврата органа выдержки времени в исходное состояние использ ется постоянньш ток, нормально протекающии,по обмотке сброса информации Йх-, ссрдсчника 7.

Для управления така сброса c,÷óæèò полугроводниковый триод Т, работающий в ключевом режиме. Триод T управляется напряжением, снимаемым с сопротивления R;, Вхо,лящего в схему устройства подхвата измерительного органа зашиты. Параметры элементов базовой цепи тр Inga T2 выбраны таким образом, что сброс информации обеспечивается за два периода промышленной частоты после возврата измерительного органа. Закрытие же триода Т, определяющее,время готовности органа выдержки времени,к работе,,происходит практически мгновенно после .поступления первого импульса от измерительного органа.

Обмотка стабилизации выходных сигналов

Г8 сердечника нагружено на цепочку, состоя20 шую из диодов Д.-, Д, и сопротивления R .

Применение этой цепочки за счет нелинейности прямых ветвей вольт-амперных характеристик диодов позволило стабилизировать амплитуды импульсов обратного напряжения при счете выдержки времени и изменить характер нарас1ания этих импульсов при насыщении сердеч",èêа, что,,в свою очередь, обеспечило весьма точную фиксацию момента насыщсния сердечника.

З0 Обмотка F сердечника и диод Д-, служат для .компенсации температурной погрешности органа выдержки времени.

Обмотка 1V> является выходом органа вылсржки времени.

После срабатывания органа вылержки времени под действием первого возросшего импульса обратного напряжения отрицательной полярности запускается выходной орган 8.

40 Выходной орган 3 служит для усиления и преобразования в постоянное напряжение импульснои информации, полученной от органа выдержки времени. Выходной орган представляет собой обычный реактивный триггер, вы45 полненный на полупроводниковых триодах

Т;; и Т,. Порог срабатывания триггера определяется величиной запирающего напряжения смещения, создаваемого за счет падения напряжения на прямом сопротивлении кремние50 вого диода Д; от протекания .по нему неуправляемого коллекторного тока нормально закрытого триода Т4.

Выходной орган защиты может непосредственно воздействовать на стандартное испол55 нительное электромеханическое реле, например, типа РП-812. 11атушка 8 реле включается в коллекторную цепь нормально закрытого триода Т, триггера параллельно диоду Д,.

После переброса триггера исполнительное про60 мсжуточное реле срабатывает и удерживается в этом состоянии до момента отключения передачи, Для питания устройства защиты используется маломощный стабилизированный источник постоянного тока с напряжением

65 20 в.

237961

Предмет изобретения

annum

Текред Т. П. Курилко Корректор А. С. Колабин

Редактор Л. М. Струве

Заказ 1441/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Устройство для защиты линий электропередач,постоянного тока от коротких замыканий, содержащее измерительный орган, подключенный через делитель напряжения и трансформатор тока к защищаемой линии, орган выдержки времени и выходнои орган, отличающееся тем, что, с |целью увеличения надежности устройства, измерительный орган вь1полнен в виде кольцевого сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса, с размещенными.на нем входными обмотками, обмотками блокинг-генератора на полупроводнико,вом триоде и выходной обмоткой, с которой подаются однополярные импульсы напряжения с постоянной величиной вольт-временного интеграла на вход сргана выдержки времени.

2. Устройство по .п. 1, отличающеес тем, что, с целью обеспечения стабильности выдержки времени, орган выдержки времени выголнен в виде кольцевого сердечника с прямо5 угольной, петлей гистерезиса, на,котором установлены входная обмотка, обмотка сброса информации, обмотка термокомпенсации, обмотка стабилизации выходных сигналов с под,ключенным к ней нелинейным сопротивле10 кием, например, цепочки, состоящей из двух па,раллельно-встречно включенных диодов и активного сопротивления, и выходная обмотка, r.îäàþùàÿ сигнал на выходной орган, например, триггер с .постоянной чувствительностью.

15 3, Устройство по,п. 1, отличающееся тем, что, с целью отстройки от;перемвнной составляющей входного напряжения, .параллельно делителю напряжения включена LC-цепочка.