PL223321B1

PL223321B1 - Sposób i układ zabezpieczenia upływowego w sieciach prądu trójfazowego z przemiennikiem częstotliwości

Info

Publication number: PL223321B1
Application number: PL400907A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Bujoczek; Marcin Doroz; Eugeniusz Głogowski
Original assignee: Kopex Spółka Akcyjna
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2016-10-31
Also published as: PL400907A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ zabezpieczenia upływowego w sieciach prądu trójfazowego z przemiennikiem częstotliwości znajdujący zastosowanie zwłaszcza w końcowych odcinkach rozgałęzionej sieci energetycznej.

Większość zabezpieczeń upływowych wykorzystuje metodę techniczną pomiaru rezystancji dla wyznaczenia rezystancji upływu. Zabezpieczenia takie posiadają zazwyczaj źródło prądu stałego, które przez elementy sprzęgające włączane jest pomiędzy obwód ochronny, a zabezpieczaną instalację. W przypadku zaistnienia doziemienia w obwodzie zabezpieczenia zaczyna płynąć prąd o wartości wyznaczanej przez składową stałą, która jest konsekwencją działania źródła prądu stałego, oraz przez składową zmienną o przebiegu sinusoidalnym, będącą konsekwencją charakterystyki prądu w układzie zabezpieczającym. Dzięki zastosowaniu odpowiedniego filtra dolnoprzepustowego możliwe jest w łatwy sposób wyznaczenie wartości rezystancji upływu co pozwala na prawidłowe działanie zabe zpieczenia w typowych instalacjach elektrycznych. Takie rozwiązanie nie zapewnia jednak prawidłowego działania zabezpieczenia w instalacjach z przemiennikiem częstotliwości. W przypadku wystąpienia doziemienia za przemiennikiem częstotliwości (w części stałoprądowej) do napięcia pomiarowego układu zabezpieczającego dodawane jest napięcie o nieznanej wartości, co uniemożliwia wyznaczenie prawidłowej wartości rezystancji upływu, a więc brak jest pewnego zabezpieczenia upływowego w danej sieci.

Znane jest na przykład z opisu świadectwa autorskiego SU 1522340 Al urządzenie do zabezpieczenia ziemnozwarciowego w sieci z izolowanym punktem neutralnym, zawierające transformatory prądu na liniach odpływowych, z blokiem zgodności na wyjściu każdej linii połączonym ze wzmacni aczem i organem wykonawczym, w którym blok zgodności wykonany jest w postaci generatora impulsów prostokątnych, a także licznika-przełącznika kluczy tyrystorowych i elementów logicznych. Działanie urządzenia polega na porównywaniu dwóch linii i poszukiwaniu uszkodzonej za pomocą analizatora trybu asymetrycznego. Rozwiązanie to nie nadaje się do zastosowania w sieciach prądu trójfazowego z przemiennikiem częstotliwości, jako że nie pozwala na pomiar rezystancji upływu w przypadku wystąpienia doziemienia w części stałoprądowej układu, za przemiennikiem częstotliwości. Występujący tu generator przebiegu prostokątnego generuje prąd o przebiegu nie dającym możliwości wyliczenia wartości rezystancji doziemienia, a więc nie pozwala na wyregulowanie progu zadziałania, decydującego o odłączeniu układu zabezpieczanego.

Znany jest również na przykład z opisu patentowego GB 157 1819A układ zabezpieczenia różnicowo-prądowego, stosowany w sieciach z uziemionym punktem neutralnym transformatora nieprzydatny do sieci z izolowanym punktem neutralnym. W układzie tym występuje generator prądu prostokątnego, jednak generowany przez niego prąd przy braku przetwornika analogowo-cyfrowego oraz sterownika nie umożliwia precyzyjnego oznaczenia wartości doziemienia i nie daje możliwości ustalenia progu zadziałania zabezpieczenia decydującego o odłączeniu zasilania układu zabezpieczanego.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu i układu zabezpieczenia upływowego w sieciach prądu trójfazowego z przemiennikiem częstotliwości, który zagwarantuje całkowicie pewne zabezpieczenie upływowe chronionej instalacji za pomocą prostych ruchowo środków technicznych.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w układzie zabezpieczenia upływowego generuje się prąd przemienny o charakterystyce prostokątnej symetrycznej i po filtrowaniu poddaje się go próbkowaniu dla wyznaczenia rezystancji doziemienia. Tak wyznaczoną rezystancję doziemienia porównuje się na bieżąco z nastawioną dla układu zabezpieczającego rezystancją progową działania.

Najlepiej jest, ze względu na łatwość przystosowywania sposobu do konkretnych warunków, gdy wartość nastawianej rezystancji progowej zadziałania dla układu zabezpieczanego reguluje się.

Istota układu według wynalazku polega na tym, że zabudowany w układzie zabezpieczenia upływowego generator prądu zmiennego o charakterystyce prostokątnej symetrycznej, połączony jest poprzez układ pomiarowo-filtrujący z przetwornikiem analogowo-cyfrowym, przy czym sterownik połączony z generatorem i przetwornikiem analogowo-cyfrowym nastawiony jest na rezystancję progową zadziałania nie mniejszą od dopuszczalnej wartości rezystancji doziemienia dla układu zabezpieczanego.

Zarówno sposób jak i układ zabezpieczenia upływowego według wynalazku charakteryzują się znaczną prostotą przy całkowitej pewności działania. W układzie zabezpieczającym znajduje się generator prądu zmiennego o charakterystyce prostokątnej symetrycznej oraz układ pomiarowofiltrujący, zachowujący ciągłość pomiaru przebiegu wytwarzanego przez generator oraz wartości natężenia prądu płynącego w jego obwodzie, który połączony jest z przetwornikiem analogowo-cyfrowym.

PL 223 321 B1

Generowanie przez generator prądu zmiennego o charakterystyce prostokątnej symetrycznej pozwala na precyzyjne wyznaczenie wartości rezystancji doziemienia. Jednocześnie możliwym staje się regulowanie według konkretnych potrzeb progu zadziałania zabezpieczenia, decydującego o odłączeniu zasilania układu zabezpieczanego. Na bazie pomiarów cyfrowych przetwornika możliwe jest wyzn aczenie takiej wartości rezystancji doziemienia, na podstawie której, przy przekroczeniu nastawionej wartości progowej rezystancji, może nastąpić wysterowanie przekaźnika wykonawczego i odłączenie zasilania układu zabezpieczanego.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat instalacji z przemiennikiem częstotliwości z wykorzystanym układem zabezpieczenia według wynalazku, a fig. 2 schemat blokowy zabezpieczenia upływowego według wynalazku.

Układ zabezpieczany 1, zasilany jest prądem trójfazowym z transformatora 2 (fig. 1) i posiada przemiennik częstotliwości 3, za pośrednictwem którego zasila przypisane mu nie narysowane

Układ zabezpieczany 1, zasilany jest prądem trójfazowym z transformatora 2 (fig. 1) i posiada przemiennik częstotliwości 3, za pośrednictwem którego zasila przypisane mu nie narysowane urządzenia elektryczne. Rezystancja R_z jest mierzoną rezystancją doziemienia 4 w części stałoprądowej za przemiennikiem częstotliwości 3. Po stronie wtórnej transformatora 2 wpięty jest układ zabezpieczania upływowego 5 wyposażony w generator 6 wytwarzający napięcie pomiarowe E. Układ zabezpieczenia upływowego 5 ma rezystancję wewnętrzną R_w przy rezystancji Z elementu sprzęgającego z transformatorem 2 i jest doziemiony. Generator 6 układu zabezpieczenia upływowego 5 generuje prąd zmienny o charakterystyce mającej przebieg prostokątny, symetryczny. Układ zabezpieczenia upływowego 5 działa zgodnie z zależnością:

gdzie: R_z - mierzona rezystancja doziemienia

Ei, E₂ - skrajne wartości napięcia pomiarowego R_w - rezystancja wewnętrzna zabezpieczenia I₁, I₂ - prąd w obwodzie pomiarowym zabezpieczenia Z - impedancja elementu sprzęgającego

Generator 6 (fig. 2) generuje prąd zmienny o charakterystyce prostokątnej, symetrycznej, który podlega filtrowaniu w układzie pomiarowo-filtrującym 7. Układ pomiarowo-filtrujący 7 mierzy napięcie E₁, E₂, wytwarzane przez generator 6 oraz natężenie prądu I₁, I₂ płynącego w jego obwodzie, po czym przefiltrowany w filtrze dolno przepustowym sygnał podawany jest do przetwornika analogowo-cyfrowego 8. Po przetworzeniu tego sygnału jest on podawany do sterownika 9, który wyznacza wartość rezystancji doziemienia R_z i w oparciu o to steruje przekaźnikami wykonawczymi 10 decydującymi o odłączeniu zasilania układu zabezpieczanego 1.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zabezpieczenia upływowego w sieciach prądu trójfazowego z przemiennikiem częstotliwości, zgodnie z którym w układzie zabezpieczania upływowego generuje się prąd przemienny o przebiegu prostokątnym i dokonuje się ciągłego pomiaru rezystancji upływu i przy wartości pomiarowej przekraczającej założoną wartość dokonuje się wyłączenia układu zabezpieczanego spod napięcia, znamienny tym, że w układzie zabezpieczenia upływowego (5) generuje się prąd przemienny o charakterystyce prostokątnej symetrycznej, poddaje się go filtrowaniu, a następnie próbkuje się wyznaczając rezystancję doziemienia (R_z), którą porównuje się z nastawioną dla układu zabezpieczanego (I) rezystancją progową zadziałania.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wartość nastawianej rezystancji progowej zadziałania dla układu zabezpieczanego (I) reguluje się.
3. Układ zabezpieczenia upływowego w sieciach prądu trójfazowego z przemiennikiem częstotliwości, posiadający połączony z masą układ zabezpieczenia upływowego z generatorem prądu przemiennego o charakterystyce prostokątnej przyłączony do przetwornika analogowego cyfrowego, na wyjściu którego dołączony jest sterownik połączony z co najmniej jednym przekaźnikiem wykonawczym posiadającym styk w obwodzie zasilania układu zabezpieczanego, znamienny tym, że generator (6) prądu przemiennego o charakterystyce prostokątnej symetrycznej połączony jest poprzez układ po4

PL 223 321 B1 miarowo-filtrujący (7) z przetwornikiem analogowo-cyfrowym (8), a sterownik (9) połączony z generatorem (6) i przetwornikiem analogowo-cyfrowym (8) nastawiony jest na rezystancję progową zadziałania nie mniejszą od dopuszczalnej wartości rezystancji doziemienia (R_z) dla układu zabezpieczanego (I).