Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.VII.1968 55330 KI. 21 c, 68/50 MKP -H-G3-4 lfoaz*, UKD UlSLIOTEKAl Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Stanislaw Szpilka, mgr inz. JoacMm Piesiur Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) j^j^^t^"^ i Uklad polaczen zabezpieczenia trójfazowych sieci elektrycznych Przedmiotem wynalazku jest uklad polaczen za¬ bezpieczenia trójfazowych sieci elektrycznych rea¬ gujacego na asymetrie pradów, bedacej wynikiem zwarc dwufazowych, lub zwiekszenia opornosci w jednej fazie.Znane zabezpieczenia trójfazowych sieci elek¬ trycznych, reagujace na asymetrie pradów, wypo¬ sazone sa w bardzo czule spolaryzowane przekaz¬ niki zasilane bezposrednio z pradowego filtru skla¬ dowej symetrycznej przeciwnej kolejnosci faz.Pobieranie mocy przez przekaznik z filtru pra¬ dowego, wymaga stosowania przekladników pra¬ dowych o duzej mocy lub podwójnych przekladni¬ ków, celem uzyskania niezbednej mocy filtru, po¬ trzebnej do zadzialania przekaznika przy niewiel¬ kich asymetriach w sieci.Poza tym filtr pradowy stwarza trudnosci ze¬ strojenia w szerokim zakresie zmian pradu sieci, jak i wyeliminowanie bledu wypadkowego prze¬ kladników pradowych, co powoduje pojawienie sie blednego sygnalu przy obciazeniu symetrycznym, wzrastajacego przy przetezeniach krótkotrwalych zwiazanych rozruchami duzych silników, co dla unikniecia falszywych zadzialan zmusza do zmniej¬ szenia czulosci maksymalnej do 30% pradu zna¬ mionowego oraz stosowania znacznej zwloki czaso¬ wej.Istota wynalazku jest zastosowanie filtru skla¬ dowej symetrycznej przeciwnej kolejnosci faz pra¬ du, zasilanego z przekladników pradowych o ma- 15 20 25 lej mocy, pracujacego praktycznie w ukladzie na¬ pieciowym, przy czym moc potrzebna do zadzia¬ lania przekaznika dostarcza zasilacz, którego za¬ sób energii pozwala na prawidlowa prace zabez¬ pieczenia nawet przy zaniku napiecia sieci, pow¬ stalego w wyniku maksymalnych pradów zwarcio¬ wych.Duza dokladnosc filtru w szerokim zakresie zmiany pradów obciazenia uzyskano, przez wyeli¬ minowanie uchybu wypadkowego przekladników pradowych dzieki jednakowym impendancjom ob¬ ciazajacym przekladniki oraz uniezaleznienia uchy¬ bu zestrojenia filtru od wartosci pradów sieci przez zastosowanie wzmacniacza sterujacego prze¬ kaznik.Zjawisko wystepowania w obwodach wtórnych przekladników pradowych trzeciej harmonicznej skladowej pradu zgodnej wykorzystano do wy¬ laczania duzych zwarc trójfazowych z czuloscia mniejsza, niezbedna dla odstrojenia sie od syme¬ trycznych przetezen ruchowych.W efekcie uzyskano maksymalna czulosc zabez¬ pieczenia na skladowa symetryczna przeciwnej kolejnosci faz pradu, wynoszaca 15% pradu zna¬ mionowego urzadzenia a tym samym sieci, oraz na skladowa zgodna pradu wynoszaca 22,5% pradu znamionowego, przy dzialaniu praktycznie bez- wlocznym.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 5533055330 przedstawia uklad polaczen zabezpieczenia trójfa¬ zowych sieci elektrycznych, a fig. 2 — charaktery¬ styke czasowo-zalezna zabezpieczenia, bedaca funkcja czasu zadzialania t od stosunku sklado¬ wych symetrycznych przeciwnej kolejnosci faz po¬ jawiajacego sie w sieci pradu I2 do rozruchowej nastawionej wielkosci pradu I2r.Zabezpieczenie sklada sie z czlonu pomiarowego A oraz czlonu wykonawczego B. Czlon pomiarowy A zawiera dwa przekladniki pradowe Ii oraz I2 podlaczone do dwóch kolejnych faz np. R i S.Przekladnik It obciazony jest opornikiem Ri oraz przesuwnikiem fazowym, skladajacym sie z po¬ jemnosci Ci oraz dzielnika oporowego R2 i R3.Przekladnik I2 obciazony jest dzielnikiem oporo¬ wym R4 oraz R5 o takiej samej opornosci jak opor¬ nik R|.Polaczenie punktów b i c obu dzielników sta¬ nowi wlasciwy filtr napieciowy skladowej syme¬ trycznej przeciwnej kolejnosci faz pradów o zaci¬ skach wyjsciowych a i d, które polaczone sa z wejsciem czlonu wykonawczego B.Na wejsciu czlonu wykonawczego znajduje sie uklad szeregowy diody Di i pojemnosci C2 pola¬ czony przez opornik Re ze wzmacniaczem w ukla¬ dzie przerzutnikowym na tranzystorach Ti i T2 i polaczony z przekaznikiem P4. Wzmacniacz zasi¬ lany jest z zasilacza skladajacego sie z transfor¬ matora Tr, prostownika w ukladzie Gretza Pr oraz filtru wygladzajacego C4, C5, Ri3 i Ri4. Do wtór¬ nego uzwojenia transformatora Tr wlaczony jest przekaznik wykonawczy P2 szeregowo ze stykiem Pi przekaznika Pi oraz przyciskiem kasujacym Pk, Równolegle do styku Pi wlaczony jest wraz z opornikiem Ri5 styk podtrzymujacy p2. Zaciski pierwotne Up transformatora Trmoga byc zasilane z napiecia wlasnego sieci lub zródla pomocniczego, do którego wlaczona jest cewka wybijakowa Z wylacznika W oraz lampka kontrolna L wlaczone stykami p2 przekaznika P2.Do zacisków wyjsciowych d i c czlonu wykonaw¬ czego A, polaczony jest przycisk próba Pp.W czlonie pomiarowym A trójfazowy uklad pra¬ dów sieci odwzorowany jest w obwodach wtór¬ nych dwóch przekladników pradowych I4 i I2, spadkami napiec na opornikach obciazajacych R4 oraz R4 i R5 proporcjonalnymi i bedacymi w fazie do pradów sieci.Podlaczajac do opornika Ri wysokooporowy przesuwnik fazowy CA, R2 i R3 uzyskano w odnie¬ sieniu do spadku napiecia na oporniku Ri, wyprze¬ dzenie fazy spadku napiecia na oporniku R3 o ta¬ kiej samej wartosci skutecznej jak na oporniku R5.Przesuniecie fazowe jest tak dobrane do czesto¬ tliwosci sieci, ze w ukladzie filtru dla skladowej symetrycznej zgodnej kolejnosci faz pradów sieci, spadki napiecia na opornikach R5 i R3 sa przesu¬ niete w fa*zie o kat 180°, a zatem znosza sie wza¬ jemnie, zas przy skladowej symetrycznej przeciw¬ nej kolejnosci faz pradu, przesuniecie to wynosi 60° i na zaciskach wyjsciowych powstaje sygnal napieciowy, wzmacniany przez wzmacniacz tranzy¬ storowy i uruchamiajacy przekaznik Pi.Tak wiec zabezpieczenie nie reaguje na obciaze¬ nie symetryczne sieci stanowiace dla niego wylacz- 20 25 nie skladowa symetryczna o zgodnej kolejnosci faz; natomiast reaguje przy zwarciach dwufazowych, lub na zwiekszenie opornosci fazy, gdyz oprócz skladowej zgodnej pojawia sie skladowa syme- 5 tryczna przeciwnej kolejnosci faz pradu.Przy skladowej zgodnej na zaciskach wyjscio¬ wych pojawia sie maly sygnal, kilkadziesiat razy mniejszy niz przy skladowej przeciwnej o tej sa¬ mej wartosci, proporcjonalny do trzeciej harmo- nicznej skladowej zgodnej w wyniku odksztal¬ cenia pradów wtórnych, co wykorzystano do wy¬ laczenia duzych zwarc trójfazowych.Obwód wejsciowy czlonu wykonawczego zlozo¬ ny z elementów Dlf C2.i Re ma na celu odstro- jenie sie od krótkotrwalych nieustalonych asy¬ metrii przy zalaczeniu duzych obciazen i przetezen spowodowanych nierównoczesnym laczeniem sty¬ ków w lacznikach. Ma on decydujacy wplyw na ostateczna charakterystyke czasowo-zalezna zabez¬ pieczenia, dajaca sie ksztaltowac elementami C2 i Re, co ma istotne znaczenie przy wspólpracy kil¬ ku zabezpieczen.We wzmacniaczu tranzystorowym opornik regu¬ lowany R7 sluzy do regulacji czulosci zabezpiecze¬ nia, sprzezenie oporowe Ru i dioda D2 do zapew¬ nienia stabilizacji temperaturowej, zas sprzezenia elementów Ri2 i C3 zapewniaja jego prace prze- rzutnikowa.Przekaznik Pi uruchamia przekaznik wyko¬ nawczy P2 dobierany do parametrów obwodu 30 wyzwalacza wybijakowego Z wylacznika W, slu¬ zacy jednoczesnie do sygnalizacji zadzialania lamp¬ ka L, przewidziany z forsowaniem wzbudzenia dla skrócenia czasu dzialania i zapewnienia pewnej pracy przy spadku napiecia do granicy uwarunko- 35 wanej dzialaniem wyzwalacza wybijakowego Z.Opornik Ri5 po podtrzymaniu sie przekaznika P2 stykiem wlasnym p2 sprowadza prad przekaznika do znamionowego, do czasu skasowania przycis¬ kiem Pk . 40 Przycisk próba Pp daje mozliwosc sprowadze¬ nia calego ukladu przy normalnym obciazeniu symetrycznym, lecz o wartosci co najmniej 5% pradu znamionowego przy nastawionej maksymal¬ nej czulosci zabezpieczenia. 45 Zasadnicza zaleta zabezpieczenia wedlug wyna¬ lazku, przeznaczonego do wspólpracy z wylaczni¬ kiem zapadkowym, jest szybkosc wylaczenia zwarc z wysoka czuloscia, a ~wiec równiez zwarc nie¬ pelnych mniejszych od pradu znamionowego sieci, 50 co jest warunkiem zwiekszenia bezpieczenstwa sieci, jak i maksymalnego ograniczenia rozmiarów uszkodzenia, przez jego wczesne wykrycie, badz ograniczenia dzialania cieplnego pradu zwarcia.Jak wynika z zalaczonej charakterystyki czaso- 55 wo-zaleznej praktyczny warunek bezwlocznosci zabezpieczenia, a wiec czasu dzialania ponizej 0,1 sek, zostaje spelniony juz z czuloscia 1,5 czu¬ losci rozruchowej — nastawionej, wynoszacej dla warunków maksymalnych 1,5 X 15% = 22,5% pradu 80 znamionowego. Wysoka czulosc na kazda asymetrie pradowa, pozwala'zabezpieczeniu spelniac równiez wazne zadanie w ochronie odbiorników i elemen¬ tów laczacych sieci, niedopuszczajac do pracy dwu¬ fazowej silników oraz do pozostawienia w ruchu 65 laczników o zlym stanie styków.55330 5 Uklad zabezpieczenia skonstruowany pod katem jego powtarzalnosci jest dostrajany do rozrzutu parametrów elementów tylko w jednym obwodzie.Szczególnie zastosowanie wzmacniacza w ukla¬ dzie przerzutnikowym umozliwia stosowanie typo¬ wych seryjnych przekazników pomocniczych, któ¬ rych rozrzut parametrów wzbudzenie nie ma wply¬ wu na czulosc zabezpieczenia.Parametry poszczególnych obwodów umozliwiaja stosowanie elementów miniaturowych, co pozwala na konstrukcje urzadzenia o malym ciezarze i ma¬ lych gabarytach.Zabezpieczenie pozwala na uzyskanie powaznych efektów ekonomicznych, przez zmniejszenie prze- kroji kabli i zmniejszenie awaryjnosci silników i laczników. PL