SU1410164A1 - Устройство дл шунтировани однофазного замыкани и контрол сопротивлени замыкани после шунтировани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , предназначено дл  повышени  безопасности и бесперебойности электроснабжени  и может быть использовано в электрических сет х с изолированной нейтралью напр жением 6-10 кВ горных предпри тий. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности контрол  сопротивлени  замыкани  после шунтировани . При возникновении однофазного замыкани  на землю устройство определени  поврежденной фазы 3 подает команду выключателю 7, котбрый шунтирует поврежденную фазу. При этом через разделительный конденсатор 8 начинает протекать основна  часть тока. Если в первый полупериод ток замыкани  направлен противоположно провод ш,ему направлению тиристора 9, то через трансформатор 10 зар жаетс  конденсатор 19, который через резистор 18 и база-эмиттерный переход транзистора 16 открывает транзистор 15. В результате подготавливаетс  к отпиранию тиристор 9 по цепи управлени  от блока питани  5 через транзистор 15. Ток по главной цепи тиристора протекает в начале второго полупериода тока замыкани  через шунт. Устройство позвол ет повысить электробезопасность и бесперебойность электроснабжени  горнодобывающих предпри тий. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. ю (Л

Description

4 4 Фг

О) 4;

фиг.1

Изобретение относитс  к технике повышени  безопасности и бесперебойности электроснабжени  и может быть использовано в сет х с изолированной нейтралью напр жением 6-10 кВ горных предпри тий.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности устройства.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - принципиальна  схема отдельных блоков устройства; на фиг. 3 - диаграммы работы.

Устройство содержит трансформатор 1 напр жени  с фазными обмотками с обмоткой нулевой последовательности, трансформатор 2 тока нулевой последовательности, быстродействующие определители 3 поврежденной фазы и 4 фидера, блоки 5 питани , программное реле 6 времени, шунтирующий выключатель 7 с пофазным управлением, разделительный конденсатор 8 с подключенным параллельно ему тиристором 9, разделительный трансформатор 10 с конденсато- ром 11, трансформатор 12 тока, соединенный с первым пороговым элементом 13, и исполнительный блок 14, два транзистора 15, 16, два резистора 17, 18, конденсатор 19, диод 20, второй пороговый элемент 21 и выключатель 22, причем управл ющий электрод тиристора 9 подключен непосредственно к блоку 5 питани , а катод соединен с блоком питани  через коллектор-эмиттерную цепь первого транзистора 15, база которого подключена к катоду тиристора через первый резистор 17 и коллектор-эмиттерную цепь второго транзистора 16, а база второго транзистора через второй резистор 18 подключена к выводу конденсатора 8, второй вывод которого соединен с катодом тиристора 9, при этом перва  вторична  обмотка 23 разделительного трансформатора 10 через диод 20 подключена к выводам конденсатора 19, втора  24 и треть  25 вторичные обмотки подключены соответственно к первому 13 и второму 21 пороговым элементам, выходы которых подключены к исполнитель- ному блоку 14.

Устройство подключают к сети, состо щей из понизительного трансформатора 26, емкостей фаз относительно земли, и контролируемого переходного сопротивлени  К„.

Пример реализации программного реле 6 времени, пороговых элементов 13, 2 и исполнительного блока 14 приведен на фиг. 2.

Чувствительность предлагаемого устройства повышаетс  благодар  тому, что зар дка сети и контроль переходного сопротив- лени  Rn осуществл ютс  одним напр жением , в результате исключаетс  снижающее чувствительность несоответствие напр жений зар дки и контрол  (напр жени  стабилизации стабилитрона и напр жени  на разделительном конденсаторе шунта).

Устран етс  переходный процесс при включении тиристора 9 путем включени 

его при равенстве нулю напр жени  на конденсаторе 8.

В цепи тока контрол  отсутствуют ограничивающие сопротивлени  присоединени , которые в схеме-прототипе дополнительно загружаютс  током, протекающим через стабилитрон на поврежденную фазу, при этом по- выщаетс  характеристика чувствительности

d-I

а, определ ема  зависимостью

иК«

Повыщение характеристики чувствительности обусловливаетс  тем, что в предлагаемом устройстве величина тока контрол  определ етс  непосредственно контролируемым сопротивлением R,.

Устройство работает следующим образом .

При нормальном режиме работы электрической сети на выходах определител  3 поврежденной фазы и 4 фидера командные сигналы отсутствуют, вследствие чего приводы щунтирующего выключател  7 наход тс  в положении «Выключено, а выключатель 22 - в положении «Включено.

При возникновении однофазного замыкани  на землю на одной из фаз сети через переходное сопротивление 26 определитель 3 поврежденной фазы по входным сигналам от трансформатора 1 напр жени  определ ет поврежденную фазу и выдает команду выключателю 7, который соедин ет поврежденную фазу с землей через разделительный конденсатор 8, при этом через разделительный конденсатор 8 начинает протекать основна  часть тока однофазного замыкани . Если первый полупериод тока замыкани  через шунт направлен от земли к фазе, то через трансформатор 10 зар жаетс  конденсатор 19, который через резистор 18 и база-эмиттерный переход транзистора 16 открывает транзистор 15. В результате подготавливаетс  к отпиранию тиристор 9 по цепи управлени  от блока 5 питани  через транзистор 15. Однако ток по главной цепи тиристора не будет протекать до тех пор, пока на разделительной емкости не начнет возникать напр жение с пол рностью, соответствующей провод щему направлению тиристора 9, т. е. в начале второго полупериода тока замыкани  через шунт.

Емкость неповрежденных фаз относительно земли зар жаетс  в первый полупериод тока, проход щего через тиристор 9. Приобретенный контролируемой системой зар д составит Q UcTC2, где UCT - амплитуда переменной составл ющей напр жени  на разделительном конденсаторе Q при переходном сопротивлении замыкани  R оо.

При переходном сопротивлении К, за период промыщленной частоты стекает часть этого зар да, составл юща 

„ ,, .. 20-10 g UcTC2().

Кп 2

Первоначальный зар д восстанавливаетс  импульсом тока через тиристор 9 пропорциональным стекшему зар ду, а следовательно , и величине переходного сопротивлени  замыкани , установившегос  после шунтировани . Импульсы следуют через период 50 Гц в момент снижени  до нул  напр жени  на конденсаторе 8 встречного провод щему направлению тиристора 9.

Импульс тока через тиристор 9, восстанавливающий первоначальный зар д, пе- реданный через трансформатор 12 тока, принимаетс  пороговым элементом 13. Отстройка по времени от импульса тока первоначальной зар дки осуществл етс  в блоке 14 размыкающими контактами реле определи- тел  поврежденной фазы. Посредством обмотки 24 разделительного трансформатора в пороговый элемент 13 вводитс  автоматическа  коррекци  порога срабатывани , что обеспечивает стабильность определени  переходного сопротивлени  замыкани  после шунтировани  при изменении емкости сети. При этом напр жение, снимаемое с разделительного конденсатора 8, через трансформатор 10 поступает на вход операционного усилител  порогового элемента 21 и перево- дит его в выключенное состо ние (на выходе операционного усилител  - отрицательный потенциал).

При замыкании через малое переходное сопротивление (100 Ом и менее) вступает в работу пороговый элемент 21, реагирующий на снижение напр жени  на разделительном конденсаторе 8 по сигналу от обмотки 25 разделительного трансформатора. В этом случае напр жение на разделительной емкости снижаетс  до малой величины и может совсем отсутствовать при металли- ческом замыкании, что делает невозможным работу порогового элемента 13, так как в цепи тиристора 9 не будет протекать ток подзар дки.

В то же врем  малое напр жение на конденсаторе 8 ниже уровн , определ емого опорным напр жением Uon порогового элемента 21, не приводит к переключению его в выключенное состо ние (в исходном состо нии пороговый элемент 21 находитс  по включенном положении, т. е. на выходе операционного усилител  элемента 21 присутствует положительный потенциал). Передача сигнала от порогового элемента 21 в блок 14 задерживаетс  до выполнени  шунтировани  нормально закрытыми контактами реле 27-29.

После срабатывани  одного из реле 27-29 и размыкани  одного из контактов этих реле в блоке 14 сигнал с выхода операционного усилител  блока 21 поступает на вход транзистора исполнительного органа 14, iTO приводит к срабатыванию тирис- тора этого блока и реле в блоке 14, которое своим контактом в блоке 6 подает питание на реле 30, 31 определител  4 поврежденного фидера, после срабатывани  одного из которых произойдет отключение поврежденного фидера.

Если первый полупериод тока замыкани  через шунт направлен от фазы к земле, т. е. совпадает с провод щим направлением тиристора 9, то он через него не пройдет, так как тиристор по цепи управлени  не открыт.

Если сопротивление в месте однофазного замыкани  после шунтировани  регламентированного по услови м электробезопасности (устойчивое дуговое замыкание или замыкание через тело человека), то пороговые элементы 13 или 21 передают команду исполнительному блоку 14, который выдает команду на отключение фидера выключател  22 через определитель 4 поврежденного фидера, определ ющий поврежденный фидер по сигналам от трансформатора 2 тока нулевой последовательности и трансформатора 1 напр жени , после чего по команде программного реле 6 времени шунтирование снимаетс .

Если сопротивление в месте однофазного замыкани  после шунтировани  больше регламентированного, например самоустран ющеес  дуговое замыкание, погашенное шунтированием, то реле 6 времени через заданную выдержку времени дает команду на дешунтирование, что приводит к восстановлению нормального режима сети без отключени  фидерного выключател  22.

Программное реле 6 времени предназначено дл  временной ув зки работы всех блоков устройства. Назначение контактов программного реле времени следующее: 32 - самоблокировка через врем  Т1 реле времени; 33 - дешунтирование через врем  Т2 путем сн ти  питани  с блока 3, а также возврат в исходное состо ние исполнительного блока 14; 34 - отключение через врем  ТЗ поврежденного фидера в случае, если после дешунтировани  вновь произошло замыкание фазы на землю; отключение происходит посредством подачи через контакт 34 напр жени  на одно из реле 30-31, выбранное блоком 4; 35 - сброс в исходное состо ние через врем  Т2 блока 4; 36 - подача питани  через врем  ТЗ на блок 4 после сброса его в исходное состо ние; 37 - сброс в исходное состо ние через врем  Т4 блока 4 после отключени  поврежденного фидера; 38 - сброс в исходное состо ние через врем  Т5 реле времени КТ5. Временна  диаграмма работы реле времени приведена на фиг. 3.

Claims (2)

1. Устройство дл  шунтировани  однофазного замыкани  и контрол  сопротивлени  замыкани  после шунтировани , содержащее определитель поврежденной фазы, входы которого соединены с выходами трансформатора напр жени , фазные выходы указанного определител  подключены к управл ющим входам шунтирующих выключателей , а сигнальный выход определител  подключен к первому входу программного реле времени, определитель поврежденного фидера, входы которого подключены к выходам трансформаторов тока нулевой последовательности по числу присоединений и к выходу трансформатора напр жени  нулевой последовательности, выход указанного определител  поврежденного фидера подключен к соответствующему фидерному выключателю, а его сигнальный выход подключен к второму входу программного реле времени, включенный между общей точкой шунтирующих выключателей и выводом «Земл  разделительный конденсатор с подключенными параллельно ему тиристором и разделительным трансформатором с конденсатором , трансформатор тока, включенный в цепь тиристора, выходом соединенный с первым пороговым элементом, выход которого соединен с входом исполнительного блока, а выходы программного реле времени подключены к входам возврата в исходное состо ние определителей поврежденной фазы и поврежденного фидера и исполнительного блока, выход которого соединен с третьим входом программного реле времени, и блок питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, оно дополнительно снабжено двум  транзисторами, двум  резисторами, дополнительным конденсатором , диодом и вторым пороговым элементом , а в разделительный трансформатор дополнительно введены две вторичные обмотки, причем управл ющий электрод тиристора подключен непосредственно к блоку питани , а катод соединен с блоком питани  через коллекторно-эмиттерную цепь пер10

15

20

25

30

35

зистора, а база второго транзистора через второй резистор подключена к первому выводу дополнительного конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом тиристора , при этом перва  вторична  обмотка разделительного трансформатора через диод подключена к выводам дополнительного конденсатора , втора  и треть  вторичные обмотки подключены соответственно к входам первого и второго пороговых элементов, выходы которых подключены к исполнительному блоку.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что программное реле времени включает в себ  три выходных реле определител  поврежденной фазы, подключенных к первому входу программного реле времени, по числу фидеров выходные реле определител  поврежденного фидера, подключенные к второму входу программного реле времени, и реле времени с трем  замыкающими и четырьм  размыкающими контактами, причем размыкающие контакты выходных реле определител  поврежденной фазы и первый замыкающий контакт реле времени соединены между собой параллельно и через катушку реле времени и его первый размыкающий контакт подключены к источнику оперативного напр жени , а параллельно каждой катушке выходных реле определител  поврежденной фазы включены конденсаторы, причем обща  точка этих катушек через резистор и второй размыкающий контакт реле времени соединена с корпусом и с выходами программного реле времени, катушки выходных реле выбора поврежденного фидера соединены между собой параллельно и через параллельно соединенные замыкающий контакт исполнительного блока и второй замыкающий контакт реле времени с источником питани , источник питани  подключен к выходу программного реле времени через параллельную цепь, состо щую из третьего размыкающего контакта реле времени и посвого транзистора, база которого подключена 40 ледовательно соединенных третьего замыкаю- к катоду тиристора через первый резисторщего и четвертого размыкающего кон0

5

0

5

0

5

зистора, а база второго транзистора через второй резистор подключена к первому выводу дополнительного конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом тиристора , при этом перва  вторична  обмотка разделительного трансформатора через диод подключена к выводам дополнительного конденсатора , втора  и треть  вторичные обмотки подключены соответственно к входам первого и второго пороговых элементов, выходы которых подключены к исполнительному блоку.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что программное реле времени включает в себ  три выходных реле определител  поврежденной фазы, подключенных к первому входу программного реле времени, по числу фидеров выходные реле определител  поврежденного фидера, подключенные к второму входу программного реле времени, и реле времени с трем  замыкающими и четырьм  размыкающими контактами, причем размыкающие контакты выходных реле определител  поврежденной фазы и первый замыкающий контакт реле времени соединены между собой параллельно и через катушку реле времени и его первый размыкающий контакт подключены к источнику оперативного напр жени , а параллельно каждой катушке выходных реле определител  поврежденной фазы включены конденсаторы, причем обща  точка этих катушек через резистор и второй размыкающий контакт реле времени соединена с корпусом и с выходами программного реле времени, катушки выходных реле выбора поврежденного фидера соединены между собой параллельно и через параллельно соединенные замыкающий контакт исполнительного блока и второй замыкающий контакт реле времени с источником питани , источник питани  подключен к выходу программного реле времени через параллельную цепь, состо щую из третьего размыкающего контакта реле времени и пос0 ледовательно соединенных третьего замыкаю- щего и четвертого размыкающего кон

и коллекторно-эмиттерную цепь второго трантактов реле времени.

IL

ff72 /УЛ5 /У7 4г