SU1758748A1 - Устройство дл токовой защиты электрической сети - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : защита от сверхтоков осуществл етс  по двум каналам , один из которых-мгновенного действи , выбор уставок срабатывани  защиты от зат нувшегос  пуска электродвигател  осуществл етс  автоматически с выбором уставок срабатывани  защиты от сверхтоков; осуществл етс  предварительный контроль изол ции двух уровней и раздельна  сигнализаци  об уровн х сопротивлени  изол ции сети; защита от длительных перегрузок имеет стабильные токовременные характеристики; исполнительный орган защиты имеет резервный канал питани . 1 з.п, ф-лы, 1 ил.

Description

сл

с

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в релейной защите электроустановок от аварийных режимов .

Известно устройство дл  токовой защиты от аварийных режимов электрической сети , которое содержит датчики тока, подключенные к выпр мителю, делители напр жени  из резисторов, измерительный орган, интегрирующее звено, исполнительный орган с элементом ПАМЯТЬ.

Недостатком указанного устройства  вл етс  низкое быстродействие, обусловлен- ное наличием однополупериодного выпр мител  и интегрирующего звена, св зывающего выпр митель с измерительным органом.

Известно устройство, которое содержит датчики тока, к выходу которых подключен выпр митель, между выходными выводами

которого и источника питани  подключены параллельно включенные два регулируемых делител  напр жени , первый и второй измерительные органы, соединенные последовательно с первым и вторым реагирующими органами соответственно и исполнительный орган.

Устройство осуществл ет максимальную токовую защиту с последующим блокированием коммутационного аппарата и многоступенчатую защиту электроустановок от перегрузки с обратной токовремен- ной характеристикой и широким диапазоном регулировани  (0,3-1,0) н. В то же врем  устройство имеет отдельные недостатки , основные из которых заключаютс  в следующем. Регулирование каналов максимальной токовой защиты и защиты от перегрузки осуществл етс  раздельно. При этом незначительное отклонение уставки защиты

VJ

СЛ 00

а

00

от длительной перегрузки приводит к большим погрешност м защиты от многократных перегрузок. Максимальна  токова  защита осуществл етс  только по одному каналу, что не позвол ет получить требуемое высокое быстродействие. Устройство имеет раздельные выходы каналов защиты, при помощи которых осуществл етс  управление коммутационными аппаратами и сигнализацией , что усложн ет в целом монтаж электрической схемы,

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем контрол  изол ции сети и повышени  быстродействи .

На чертеже приведена блок-схема устройства .

Устройство токовой защиты электрической сети содержит датчики тока 1, выпр митель 2, первый 3 и второй 4 регулируемые делители напр жени , выполненные на резисторах , первый измерительный орган 5, соединенный с первым делителем напр жени  элементом выдержки времени 6, безынерционным элементом 7 и элементом ИЛИ 8. Датчик тока 1 через выпр митель 2 нагружен номинальной нагрузкой 9. Выход измерительного органа 5 подключен к реагирующему органу 10, который через элемент ИЛИ 11 управл ет исполнительным органом 12. Вход второго измерительного органа 13 соединен с делител ми напр жени  3 и 4 посредством элементов выдержки времени 14 и 15 и элемента ИЛИ 16, а выход его подключен ко второму реагирующему органу 17, в свою очередь подключенному ко входу элемента ИЛИ 11.

Вход третьего измерительного органа 18 посредством фильтра присоединени  19 подключен к защищаемой сети. Выход измерительного органа 18 подключен к реагирующему органу 20 и входу элемента ИЛИ 11. Между землей 21 и фильтром присоединени  19 включен источник измерительного тока 22.

Исполнительный орган 12 эапитзн посредством встречно-последовательно соединенных диодов 23, 24 от выпр мител  2 и от источника питани  25.

Кроме того, между входом третьего измерительного органа 18 и входом элемента выдержки времени 15 включен генератор переменного тока 26, периодически шунтирующий указанные входы.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии перед подачей напр жени  на сеть устройство осуществл ет контроль изол ции защищаемого участка сети, При этом между сетью и землей 21

через фильтр присоединени  19 Прикладываетс  измерительное посто нное напр жение от источника 22. Измерительный ток, как видно из схемы, протекает от источника

22 через землю 21, землю 27. сопротивление сети 28, сеть, фильтр присоединени  19, вход измерительного органа 18, источник измерительного тока 22. Вход измерительного органа 18 периодически

0 шунтируетс  генератором переменного тока 26, в результате чего часть измерительного тока ответвл етс  мимо измерительного органа 18 через генератор 26. Таким образом , измерительный орган 18, име  один

5 фиксированный порог измерени , фактически контролирует два уровн  сопротивлени  изол ции - предупредительный и аварийный. В случае, когда сопротивление изол ции сети 28 ниже аварийного значе0 ни , величина измерительного тока достаточна дл  переключени  реагирующего органа 20 независимо от работы генератора 26. При этом реагирующий орган 20 через элемент ИЛИ 11 включает исполнитель5 ный орган 12 и фиксированную сигнализацию , заблокировав при этом включение коммутационного аппарата.

При величине сопротивлени  изол ции сети выше аварийного, однако ниже предуп0 редительного значени , при котором необходимо информировать эксплуатационный персонал о его снижении, измерительный ток при дешунтированном входе измерительного органа 18 включит реагирующий

5 орган 20 и его сигнализацию, однако после шунтировани  генератором указанного входа , часть измерительного тока ответвл етс  в генератор и его недостаточно дл  включени  реагирующего органа 20. Последний

0 восстанавливаетс  и блокирование исполнительного органа прекращаетс . Затем процесс повтор етс  с периодичностью частоты колебаний генератора переменного тока 26. Сигнализаци  при этом работает в

5 прерывистом режиме, предупрежда  персонал о снижении сопротивлени  изол ции сети и необходимости проведени  профилактических работ.

Если сопротивление изол ции сети вы0 ше предупредительного значени , измерительного тока недостаточно дл  срабатывани  реагирующего органа 20, а соответственно и исполнительного органа 12, который позвол ет включить основной

5 коммутационный аппарат.

После включени  последнего подаетс  напр жение на сеть, цепь измерительного органа 18 отключаетс  от сети и устройство осуществл ет непрерывный контроль и защиту сети от перегрузки и сверхтоков. Контроль осуществл етс  путем измерени  фазных токов при помощи датчиков тока 1, которые выдают напр жение пропорцио- нальное измеренному току на выпр митель 2. Выпр мленное напр жение подаетс  на регулируемые делители напр жени  3 и 4 и через элементы 6, 7, 14, 15 на измерительные органы 5 и 13.

Первый измерительный орган 5 осуществл ет контроль сверхтоков в сети, возникающих при коротких замыкани х, и св зан с первым регулируемым делителем напр жени  3 двум  элементами, элементом выдержки времени 6 и безынерционным элементом 7. Порог срабатывани  первого токового канала определ етс  путем выбора величины напр жени  с первого регулируемого делител  напр жени  и подачи на измерительный орган 5 через элемент выдержки времени 6 из услови  непревышени  его при номинальных услови х работы сети (пуск наиболее мощного электродвигател  при полностью загруженных остальных потребител х сети). В случае возникновени  короткого замыкани  в сети аварийный ток, а соответственно и напр жение на делителе 3 превысит пороговое значение, в результате чего, после определенной выдержки времени, заданной элементом выдержки времени 6, реагирующий орган 10 ыыдает сигнал на исполнительный орган 12 -л включает элемент ПАМЯТЬ, а также фиксированную сигнализацию о возникновении аварийной ситуации в сети. Из приведенной схемы видно, что безынерционный элемент 7, св зывающий первый де- литель напр жени  3- с первым измерительным органом 5, передает пониженное напр жение (в 1,7-2 раза). Предусмотрено это дл  случаев, когда величина аварийного тока значительно превышает пусковой ток электродвигател , а соответственно и порог срабатывани  защиты (более чем в 1,7 раз). Сигнал при этом с делител  напр жени  3 поступает на измерительный орган 5 через безынерционный элемент 7,в результате чего устройство срабатывает мгновенно, без задержки по времени,

Первый делитель напр жени  3 св зан также элементом выдержки времени 14 со вторым измерительным органом 13 и реагирующим органом 17. Этот измерительный канал предназначен дл  контрол  времени пуска электродвигателей. Известно, что при пуске электродвигател  ток в защищаемой сети превышает в 6-7 раз номинальное значение в течение определенного времени (1- 2 с). Параметры элемента выдержки времени 14 выбираютс  такими, чтобы сигнал , пропорциональный пусковому току в

течение 2-3 с не поступал на измерительный орган 18. При правильном пуске электродвигател  через 1-2 с он входит в номинальный режим, сигнал на входе эле- 5 мента выдержки времени 14 снижаетс  и его недостаточно дл  переключени  реаги- рующегооргана 17. При зат нувшемс  запуске электродвигател  пусковой ток не снижаетс  и через 2-3 с реагирующий орган

0 включит сигнализацию и исполнительный орган 12. который отключит силовой коммутационный аппарат. Прин тое решение позволит при помощи одной регулировки, путем изменени  плеч первого делител  на5 пр жени , автоматически регулировать порог срабатывани  устройства по трем элементам: 6, 7, 14, т.е. уставка срабатывани  защиты от зат нувшегос  пуска электродвигател  выбираетс  автоматически с

0 уставкой защиты от сверхтоков.

Второй делитель напр жени  4 св зан со вторым интегрирующим органом 18. Этот токовый канал предназначен дл  контрол  длительной перегрузки защищаемой сети

5 на 10-20% и более. Порог срабатывани  устройства при длительных перегрузках устанавливаетс  регулируемым делителем напр жени  4 путем выбора и подачи входного сигнала ни элемент выдержка времени 15,

0 превышающего сигнал номинального режима нагрузки на 10-20%. Элемент выдержки времени 15 осуществл ет задержку входного сигнала на врем  3-5 мин. В случае длительной перегрузки защищаемой сети

5 (более 3-5 мин) входной сигнал переключает реагирующий орган 17, который, в свою очередь, включает световую сигнализацию и исполнительный орган 12.

Учитыва  необходимость создани  вы0 держки времени элементом 15 до 5 мин и более, выполнить указанное требовани  на пассивных элементах, с учетом стабильности параметров, практически невозможно без прин ти  дополнительных меропри 5 тий. В то же врем  оказываетс , что включение на входе элемента 15 генератора переменного тока 26 периодически шунтирующего его вход, позвол ет многократно поаысить посто нную времени интегрирую0 щего звена, и тем самым, обеспечить выполнение предъ вл емых требований при помощи пассивных элементов интегрирующего звена. Обеспечиваетс  это тем, что входной сигнал при длительной перегрузке

5 сети  вл етс  непрерывным, однако на вход указанного звена поступают его отдельные импульсы, амплитуда которых равна амплитуде входного сигнала, а остальна  часть входного сигнала шунтируетс  генератором 26. Указанный генератор переменного тока

(преимущественно генератор пр моугольных колебаний), выполн ет две функции: BS одном случае стабилизирует работу и увеличивает посто нную времени элемента 15, а в другом - создает возможность контролировать два уровн  сигнала одним измерительным органом устройства предварительного контрол  изол ции сети.

Все реагирующие органы (10, 17, 20) воздействуют через элемент ИЛИ-11 на исполнительный орган 12, который, в свою очередь управл ет силовым коммутационным аппаратом, питающим защищаемую сеть. Исполнительный орган 12 запитан посредством встречно-параллельно соединен- ных диодов 23 и 24 от выпр мител  2 и от источника питани  25. Это решение предусматривает резервирование питани , повыша  тем самым надежность работы устройства особенно в наиболее т желом аварийном режиме короткого замыкани  сети.

Таким образом, устройство позвол ет осуществить защиту сети от основных возможных аварийных режимов - коротких за- мыканий, зат нувшегос  запуска электродвигател  длительных перегрузок сети на 10% и более, блокирование подачи напр жени  на сеть с поврежденной изол цией .

Claims (2)

1. Устройство дл  токовой защиты электрической сети, содержащее датчик тока, к выходу которого подключен выпр митель, между выходными выводами которого и источника питани  подключены параллельно включенные два регулируемых делител  напр жени , первый и второй измерительные органы, соединенные последовательно с первым и вторым реагирующими органами соответственно, исполнительный орган, о т- личающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем контрол  сопротивлени  изол ции сети и повышени  быстродействи , дополнительно введены последовательно соединенные третий измерительный и третий

реагирующий органы, источник измерительного тока, три элемента выдержки времени, безынерционное звено, три элемента ИЛИ, генератор переменного тока, при этом первый элемент выдержки времени и безынерционный элемент входами подключены к первому и второму выводам второго делител  напр жени  соответственно, вход второго элемента задержки времени и объединенные вход третьего и первый вывод генератора переменного тока подключены к второму выводу второго делител  напр жени  и к первому выводу первого делител  напр жени  соответственно, второй вывод генератора переменного напр жени  и вход третьего измерительного органа предназначены дл  подключени  к фильтру присоединени , выходы первого элемента выдержки времени и безынерционного элемента подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого измерительного органа, выходы второго и третьего элементов выдержки времени подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого

подключен к входу второго измерительного органа, выходы трех реагирующих органов подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом исполнительного органа, подключенного к

источнику питани , с общей шиной которого соединены третий вывод генератора переменного напр жени  и вывод источника измерительного тока, второй вывод которвго соединен с землей.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что исполнительный орган подключен к источнику питани  и выпр мителю через встречно последовательно соединенные диоды.

/

о

Ј ™Ё1

;-

er

a

т

--НИ

u

PN«

Н

У

1

to «N

CM .

9

LDOD