RU179419U1

RU179419U1 - DIRECTED CURRENT PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU179419U1
Application number: RU2017127572U
Authority: RU
Inventors: Вадим Наркисович Бочкарев; Евгений Михайлович Вострухин
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2018-05-15

Abstract

Техническое решение устройство направленной токовой защиты относится к области электротехники, а именно к релейной защите судовых электроустановок от коротких замыканий (к.з.). Техническим результатом решения является повышение быстродействия направленной максимальной токовой защиты в аварийных режимах, когда селективность действия защиты не требуется, что достигается за счет введения в устройство для максимальной токовой защиты органа направления тока, логических элементов «ИЛИ» и «И». 1 ил.The technical solution of the device directed current protection relates to the field of electrical engineering, namely to the relay protection of ship electrical installations from short circuits (short circuit). The technical result of the solution is to increase the speed of directional maximum current protection in emergency conditions, when the selectivity of the protection action is not required, which is achieved by introducing into the device for maximum current protection the body of the current direction, logical elements "OR" and "AND". 1 ill.

Description

Техническое решение относится к области электротехники, а именно к релейной защите судовых электроустановок от коротких замыканий (к.з.).The technical solution relates to the field of electrical engineering, namely to the relay protection of ship electrical installations from short circuits (short circuits).

Известны устройства направленной максимально-токовой защиты (м.т.з.) от к.з. (Федосеев А.В. Релейная защита электрических систем: учебник для ВУЗов. М: Энергия, 1976. С. 134-158), содержащие датчик тока, пороговый орган - реле максимального тока, фазочувствительный орган - реле направления мощности и орган селективной выдержки времени - реле времени. Устройство защиты срабатывает, когда срабатывают все три реле - тока, направления мощности и реле времени по истечении установленной в нем заранее выдержки времени, обеспечивающей селективную работу защиты данной ступени при к.з. в защищаемой зоне.Known devices directed maximum overcurrent protection (MCT) from short circuit (Fedoseev A.V. Relay protection of electrical systems: a textbook for high schools. M: Energy, 1976. P. 134-158), containing a current sensor, a threshold organ - maximum current relay, a phase-sensitive organ - power direction relay and a selective time delay organ - time relay. The protection device is triggered when all three relays - current, power direction and time relay are activated after the time delay set in it has expired, which ensures the selective operation of the protection of this stage at short circuit in the protected area.

Недостатком направленной м.т.з. является то, что она, по принципу, не работает при направлении тока к.з. вне защищаемой зоны, что не позволяет использовать это же устройство защиты и требует установки другого комплекта для защиты смежной зоны. Вторым недостатком м.т.з. с селективностью по времени является то, что раз установленные селективные выдержки времени не меняются в процессе эксплуатации, что также вынуждает на линиях с двусторонним питанием ставить второй комплект защит для смежной зоны с другими селективными выдержками времени.The disadvantage of directed mtz is that it, by principle, does not work in the direction of the short-circuit current outside the protected zone, which does not allow the use of the same protection device and requires the installation of another kit to protect the adjacent zone. The second drawback with time selectivity, the once set selective time delays do not change during operation, which also forces two-way power lines to install a second set of protections for an adjacent zone with other selective time delays.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для максимально-токовой защиты электроустановок от повреждений (авторское свидетельство СССР № 1201943, кл. Н02Н 3/08, 1985, БИ № 48), содержащее датчик тока, пороговый орган и элемент селективной выдержки времени, исполнительный орган устройства защиты.The closest adopted for the prototype is a device for over-current protection of electrical installations from damage (USSR author's certificate No. 1201943, CL H2N 3/08, 1985, BI No. 48), containing a current sensor, a threshold organ and a selective time delay element, executive body of the protection device.

Эффект прототипа заключается в автоматическом снижении селективной выдержки времени м.т.з., когда до момента к.з. нагрузка защищаемого фидера была равна или близка к нулю, т.е. селективность действия защиты не требовалась. Эффект этот особенно значителен в судовых электроэнергетических системах (СЭС), где загрузка фидеров электрораспределительной сети существенно зависит от режима работы судна и структуры СЭС. Это фидера, питающие потребителей, работающих только на стоянке, при швартовке и не работающие на ходу; это фидера аварийных потребителей (пожарные, осушительные насосы и др.); это многочисленные фидера резервного питания и т.п.The effect of the prototype is to automatically reduce the selective time delay MTZ, when until the time of KZ the load of the protected feeder was equal to or close to zero, i.e. selectivity of protection was not required. This effect is especially significant in ship electric power systems (SES), where the loading of the feeders of the electric distribution network significantly depends on the operation mode of the vessel and the structure of the SES. This is a feeder that feeds consumers working only in the parking lot, at mooring and not working on the go; it is a feeder of emergency consumers (fire engines, drainage pumps, etc.); These are numerous backup power feeders, etc.

Недостатком прототипа является то, что используемый в нем принцип «выведения» селективной выдержки времени м.т.з. в функции нагрузочного тока защищаемого фидера до момента к.з., не может быть применен на фидерах источников (генераторов, «питания с берега», обратимых преобразователей), загрузка которых постоянна и близка к номинальной в течение всего срока службы СЭС.The disadvantage of the prototype is that it uses the principle of "removal" of the selective time delay mtz As a function of the load current of the protected feeder up to the short-circuit time, it cannot be used on feeders of sources (generators, “shore supply”, reversible converters), the load of which is constant and close to the nominal during the entire service life of the SES.

М.т.з., установленные на фидерах источников, являются последними в селективной цепочке последовательно включенных выключателей вторичнойMCBs installed on source feeders are the last in the selective chain of secondary circuit breakers connected in series

электрораспределительной сети с односторонним питанием и имеют наибольшую выдержку времени срабатывания.power distribution network with one-way power supply and have the longest response time.

Вместе с тем, при к.з. в статорной обмотке генератора выключатель генераторного фидера становится ближайшим к точке к.з. и должен быть отключен без селективной выдержки времени, во избежание отключения исправного параллельно работающего генератора и «погашения системы».At the same time, at short circuit in the stator winding of the generator, the switch of the generator feeder becomes the closest to the short circuit point and must be turned off without a selective delay, in order to avoid shutting down a working parallel generator and "system off".

Также, при к.з. вне судна на фидере берегового питания его выключатель, находящийся на судне, должен быть отключен без селективной выдержки времени. Наконец, обратимый преобразователь (ОП), защитой воздействующей на выключатель, ближайший к ОП, должен отключаться без селективной выдержки при к.з. в нем, и с селективной выдержкой, при к.з. в электрораспределительной сети, для которой он является источником.Also, at short circuit outside the vessel on the shore supply feeder, its switch located on the vessel must be disconnected without selective delay. Finally, a reversible converter (OP), with protection acting on the circuit breaker closest to the OP, must be switched off without selective exposure at short circuit in it, and with selective exposure, at short circuit in the distribution network for which it is the source.

Целью технического решения является повышение быстродействия направленной м.т.з. в аварийных режимах, когда селективность действия защиты не требуется. Повышение быстродействия снижает степень разрушения электрооборудования дугой к.з. и коммерческие убытки от простоя судов в ремонте.The purpose of the technical solution is to increase the speed of the directed mtz in emergency conditions, when selectivity of protection is not required. Improving performance reduces the degree of destruction of electrical equipment arc short-circuit and commercial losses from downtime for repairs.

Это достигается тем, что в устройство направленной токовой защиты, содержащее последовательно соединенные датчик тока, токовый реагирующий орган, орган выдержки времени, исполнительный орган, введены орган направления тока, логический элемент «ИЛИ» и логический элемент «И», первый вход которого подключен к выходу токового реагирующего органа, второй вход подключен к выходу органа направления тока, выход подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу органа выдержки времени, а выход элемента «ИЛИ» подключен к входу исполнительного органа, причем вход органа направления тока подключен к выходу датчика тока.This is achieved by the fact that in the device of directional current protection, containing a series-connected current sensor, a current reacting organ, a time delay organ, an executive organ, a current direction organ, an “OR” logical element, and an “AND” logical element, the first input of which is connected to the output of the reacting current organ, the second input is connected to the output of the current direction organ, the output is connected to the first input of the "OR" element, the second input of which is connected to the output of the time delay organ, and the output of the "OR" sub is connected to the input of the executive body, and the input of the current direction organ is connected to the output of the current sensor.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при одном направлении тока к.з. (в сеть) защита работает с селективной выдержкой времени, при противоположном направлении тока (в источник) - защита работает без принудительной выдержки времени.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that with one direction of current short circuit (to the network) protection works with selective time delay, in the opposite direction of the current (to the source) - protection works without forced time delay.

На представленной функциональной схеме устройство содержит датчик тока 1, реагирующий орган 2, орган направления тока 6, орган выдержки времени 3 и исполнительный орган 5, а также дополнительно введенный логический элемент «И» 7 и логический элемент «ИЛИ» 4.In the presented functional diagram, the device comprises a current sensor 1, a reacting organ 2, a current directional organ 6, a time delay organ 3 and an executive organ 5, as well as an additionally introduced logical element “AND” 7 and a logical element “OR” 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При возникновении к.з. в электрораспределительной сети и направлении тока к.з. «от источника» срабатывает реагирующий орган 2, запускается элемент выдержки времени 3, который по истечении селективной выдержки времени, выдает через первый вход элемента «ИЛИ» сигнал на исполнительный орган 5. Защита отключает выключатель. Обеспечивается селективность действия защиты по отношению к защитам вторичных распределительных щитов и потребителей.When a short circuit occurs in the electric distribution network and the short-circuit current direction “From the source”, the reacting organ 2 is triggered, the time delay element 3 is started, which, after the selective time delay has elapsed, issues a signal to the actuating element 5 through the first input of the “OR” element. The protection opens the circuit breaker. The selectivity of the protection against the protection of the secondary switchboards and consumers is ensured.

При возникновении к.з. в статорной обмотке или на выводах генератора (источника) и направлении тока «в источник», срабатывают реагирующий орган 2, орган направления тока 6, сигналы с выходов которых поступают на входы элемента «И» 7, с ее выхода - на второй вход элемента «ИЛИ» 4, а с выхода элемента «ИЛИ» - на исполнительный орган 5. Защита отключает выключатель без принудительной выдержки времени, что минимизирует ущерб от повреждения генератора дугой к.з. Предлагаемая функциональная схема может быть реализована при разработке защиты как переменного, так и постоянного тока, что необходимо для защиты обратимых преобразователей переменного тока в постоянный и постоянного в переменный.When a short circuit occurs in the stator winding or at the terminals of the generator (source) and the current direction "to the source", a reacting organ 2, a current direction 6 organ are triggered, the signals from the outputs of which are fed to the inputs of the "And" 7 element, from its output to the second input of the " OR ”4, and from the output of the“ OR ”element - to the executive body 5. The protection opens the circuit breaker without forced time delay, which minimizes damage from damage to the generator by an arc The proposed functional scheme can be implemented in the development of protection of both alternating and direct current, which is necessary to protect reversible converters of alternating current to direct and direct to alternating current.

Предлагаемое устройство направленной токовой защиты позволяет простыми схемными средствами, без установки дополнительного комплекта защиты источника, реализовать автоматическое изменение выдержки времени срабатывания защиты и повысить ее быстродействие, что при весьма значительных токах к.з. в судовых энергосистемах существенно снижает ущерб от повреждения электрооборудования при к.з. и снижает продолжительность ремонта, т.е. коммерческие убытки от простоя судов в порту.The proposed device of directional current protection allows using simple circuit means, without installing an additional source protection kit, to automatically change the protection time delay and increase its speed, which at very significant short-circuit currents in ship power systems significantly reduces damage from damage to electrical equipment at short circuit and reduces the duration of the repair, i.e. commercial losses from downtime at the port.

Claims

A directional current protection device comprising a current sensor connected in series, a current reacting organ, a time delay organ, an executive organ, characterized in that a current direction organ, an “OR” logic element, and an “AND” logic element are introduced, the first input of which is connected to the current output of the reacting organ, the second input is connected to the output of the current direction organ, the output is connected to the first input of the OR element, the second input of which is connected to the output of the time delay organ, and the output of the OR element is connected n to the input of the executive body, and the input of the body of the current direction is connected to the output of the current sensor.