Устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока

Устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 748629

Союз Советски к

Социапистическнк

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 05,04.78 (21) 2599511/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 Н 3/08 с присоединением заявки ¹

Г4о дэрстоаниый комитет

СССР (23) Приоритет до делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень ¹ 26 (53) УДК 621316..925 (088,8) Дата опубликования описания 15.07.80 (72) Авторы изобретения

В. К, Ванин и С. С. Сарычев (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ И ПЕРЕГРУЗОК

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты электрического оборудования от сверхтоков и перегрузок (как симметричных, так и несимметричных) и тепловых повреждений, вы.

5 званных ими.

Известны аналогичные устройства защиты, выполненные с использованием как злектромеханических, так и полупроводниковых элементов, а также элементов аналоговой техники (1).

Эти устройства имеют ряд недостатков, ограничивающих их применение.

Так, индукционные реле потребляют большую мощность от датчиков тока, имеют ступенчатую регулировку тока срабатывания, невысокую точность и надежность..

Известно устройство токовой защиты с выдержкой времени, содержащее датчики тока, фильтры основной частоты, блоки пуска и возврата, элемент времени, выполненный на

RC-цепи, исполнительный орган (2).

Недостатками этого устройс1ва являются невозможность перестройки характеристики срабатывания, относительно большая потребляемая мощность (за счет работы датчиков в режиме насыщения) .

Известно также устройство, содержащее датчики тока, источник стабильного напряжения, интегрирующий конденсатор с транзисторами в цепях заряда и разряда, пороговый элемент и выходной орган (3).

К недостаткам этого устройства можно отнести невозможность изменения характеристики срабатывания, отсутствие плавной регулировки времени срабатывания и возврата.

В настоящее время известны устройства, выполненные с использованием операционных усилителей (ОУ) постоянного тока интегрального исполнения, которые свободны от многих перечисленных недостатков. В качестве прототипа выбрано устройство, содержащее входной преобразователь, вход которого связан с выходами трансформаторов тока зашишаемого объекта, фильтр симметричных составляющих, вход которого подключен к выходу преобразователя ток-нытряжение, выпрямитель, вход которого через частотный фильтр подклю48629 - " 4 порциональное симметричным составляющим

3 - 7 чен к выходу фильтра симметричных составляющих, функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу выпрями- теля, интегратор, вход которого поцключен к выходу функционального преобразователя; детектор уровня, вход которого подключен к выходу интегратора, триггер, вход которого подключен к выходу детектора уровня, контрольный элемент, управляющий работбй интегратора, вход которого подсоединен квыходу выпрямителя, а выход — ко входу интегратора (4) .

К недостаткам этого устройства можно отнести следующие: не обеспечивается минимальная выдержка времени при больших кратностях тока защищаемого объекта, не предусмотрена простая регулировка времени срабатывания и возврата устройства; время возврата устройства в исходное состояние постоянно, т.е, не зависит от величины тока, протекающего через защищаемый объект после ликвида.ции тока перегрузки или сверхтока.

Цель изобретения — устранение отмеченных недостатков, а именно повышение надежности функционирования и увеличения быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в изI веСтное устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока, ) одключенные к защищаемому объекту, выходы которых соединены со входами соответствующих преобразователей ток-напряжение, выходы которых подключены ко входам совмещенного фильтра, выход последнего через последовательно соединенные формирователь модуля и функциональный преобразователь

/ соедйнен с первым входом интегратора, выход которого через детектор уровня подключен ко входу выходного блока, введен блок отсечки, вход которого подключен к выходу формирователя модуля, а выход — ко входу выходного блока, причем функциональный преобразователь выполнен с дбполнительным . выходом, подключенным к дополнительному входу интегратора.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — характеристики срабатывания.

Устройство содержит преобразователи 1,2,3 ток-напряжение, совмещенный фильтр (фильтр симметричных составляющих, в обратную связь которого включена частотно-избирательная цепочка) 4, (возможно также последовательное соединение фильтра симметричных составляющих и частотного фильтра), формирователь 5 модуля, функциональный преобразователь 6, интегратор 7, детектор 8 уровня, блок 9 отсечки, выходной блок 10. Напряжение, протока защищаемого объекта, поступает на вход формирователя 5 модуля, выпрямляется и сглаживается. Полученное напряжение отрицательной полярности с выхода 5 поступает на вход блока 9 отсечки, где суммируется с уставкой по току U 4, а также на вход функционального преобразователя 6, где суммируется с уставкой по току О„g/Оу4 > 0„, 10, При отсутствии сверхтоков или перегрузок напря-, жение на выходе 5 меньше по величине, чем напряI жение уставок 13 4 или U y Величина напряжения на выходе блока отсечки 9 определяется падением напряжения на стабилитроне 11 в

15 прямом направлении. Напряжение на выходе операционного усилителя блока 6 в этом режиме имеет отрицательный знак. При этом диод 12 будет закрыт и напряжение на дополнительном выходе А блока 6 равно нулю, а диод 13 будет открыт и напряжение на основном выходе В равно:

Ов „,--(05 0„,1, где 1.1 — напряжение на выходе формирователя S модуля, пропорциональное току защищаемого объекта.

Под действием. этого отрицательного напряжения интегрирующий конденсатор 14 зарядится до величины напряжения равной+04 . (где

04 — напряжение стабилизации стабилитрона 15 в обратной связи интегратора) с постоянной времени элементов 16, 14 (Я„С). При этом напряжение н выходе детектора уровня будет определяться падением напряжения на стабилитроне 17 в прямом направлении и на выходе выходного блока 10 будет присутствовать напряжение, определяемое падением напряжения на стабилитроне 18 в прямом на40 правлении. При возрастании тока защищаемого объекта, напряжение, пропорциональное этому току, превысит уставку U> . При этом знак напряжения на выход8 блока 6 изменится .на противоположный, диод 13 закроется и напряжение на выходе В блока 6 станет равно нулю, диод 12 откроется и напряжение на выходе А блока 6 будет определяться напряжением (— LJ + U =U ) и коэффициентом передачи функционального преобразова50 теля в этом режиме, который зависит от величины (1 . (Изменяя характеристику функционального преобразователя, тем самым можем изменять вид характеристики срабатывания устройства в целом, см. фиг. 2). Под действием этого. напряжения, поступающего

55 . 1 на вход А интегратора, интегрирующий конденсатор 14 перезаряжается от + О„э до - U49 ! (где 04,-напряжение стабилизации стабилитрона 19 в цепи обратной связи интегратора) Устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока, подключенные к защищаемому объекту, выходы. которых соединены со входами соответствующих преобразователей ток-напряжение, выходы которых подключены ко входам совмещенного фильтра, выход последнего через последовательно соединенные формирователь модуля и функциональный преобразователь соединен с первым входом интегратора, выход которого через детектор уровня подключен ко входу выходного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования и увеличения быстродействия; в него введен блок отсечки, вход которого подключен к выходу формирователя модуля, а выход — ко входу выходного блока, причем функциональный преобразователь выполнен с дополнительным выходом, подключенным к дополнительному входу интегратора.

ИстоЧники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Федосеев А. М. Релейная защита электры; ческих систем. М., "Энергия", 1976, с. 111.

2. Грсйвулис Я. П. и др. — Полупроводниковые реле тока и напряжения. М., "Энергия", 1970, с. 69.

3. Авторское свидетельство СССР N 519808, кл. Н 02 Н 3/08, 1974.

4. Патент США N 3942074, кл. 317 — 36, 1976.

5 7486 с постоянной времени элементов 20, 14 .(Р С).

Когда выходное напряжение интегратора превысит уставку U ® детектора 8 уровня, на выходе последнего появляется напряжение, определяемое параметрами стабилитрона 17 в цепи обратной связи детектора 8 уровня. Это напряжение поступает на вход блока 10, который при этом срабатывает и формирует сигнал на отключение защищаемого объекта. При сверхтоке напряжение с выхода формирователя

5 модуля, пропорциональное этому току, превышает уставку О„„блока отсечки 9, в ре,зультате чего на его выходе появляется положительное напряжение, определяемое парамет.рами стабилитрона 11. Это напряжение поступает на вход блока 10, который срабатывает и формирует сигнал на отключение без выдержки времени. При уменьшении тока защищаемого объекта, а, следовательно, и напряжения на выходе блока 5, которое ему пропорционально, знак напряжения на выходе операционного усилителя блока б станет вновь отрицательным и напряжение на выходе А будет равно нулю, а напряжение на выходе В определяется выражением (— U> Оу ) . Под действием этого отрицательного напряжения на входе В интегратора, величина которого зависит от величины тока, протекающего по защищаемому объекту после исчезновения сверхтока или тока перегрузки, интегрирую- ЗО щий конденсатор перезаряжается от- 11<< до

+U,1 с постоянной времени элементов 16, 14 (R. g). При этом время возврата устройства

t зависит не только от выбранной постоянной времени, но и от величины пРотекающего 35 тока в режиме после ликвидации сверхтока или перегрузки. Регулируя с помощью сопротивления резисторов 21 и 22 величину напряI 3 жения, подаваемую на входы А или В интегратора, тем самым регулируемым, в определенном диапазоне, выдержки времени срабатывания и возврата устройства соответственно.

Формирование отключающего сигнала с минимальной выдержкой времени при больших и с зависимой от величины тока при малых 4 кратностях тока защищаемого объекта, возможность точного согласования характеристики срабатывания устройства с перегрузочной характеристикой защищаемого объекта, учет влияния величины тока, протекающего по защищаемому объекту после ликвидации перегрузки или свсрхтока, на время отставания объек-; та, позволяет полностью использовать перегру зочные способности оборудования за счет более точного контроля режима его работы.

При испытании время срабатывания устройства при большой кратности тока защищаемого

29 Ь объекта равно 2 . На фиг. 2 показайы расчетная (соответствующая тепловой характеристике защищаемого объекта кривая 1) и опытная характеристики времени срабатывания устройства при перегрузках, их рассмотрения которых видно, что воэможность регулирования характеристики срабатывания устройства позволяет более точно согласовать ее с тепловой характеристикой защищаемого объекта. При этом время срабатывания устройства при перегрузке получается максимально возможным по условию нагрева защищаемого оборудования.

Выполнение учета величины тока, протекающего по защищаемому оборудованию после ликвидации перегрузки или сверхтока, на время возврата устройства в исходное состояние позволяет увеличить точность слежения за тепловым режимом этого оборудования. Все это позволяет повысить надежность работы защищаемого оборудования при более эффективном его использовании.

Формула изобретения

748629

С С

Составитель Л, Васькова

Техред Я. Бирчак

Редактор Г. Волкова

Корректор М. Коста 1 ираж 783 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4378/16

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