SU445097A1

SU445097A1 - Device for protection against asymmetry of phase currents

Info

Publication number: SU445097A1
Application number: SU1844415A
Authority: SU
Inventors: Леонид Борисович Паперно; Иосиф Александрович Перельман; Борис Симонович Пороцкий
Original assignee: Рижский политехнический институт
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1972-11-09
Publication date: 1974-09-30

Description

1one

Изобретение относитс к релейной защите трехфазных электрических сетей и электроприемнинов, в частности электродвигателей. Известны устройства защиты от несимметрии фазных токов (напр жений ), основанные на выделении переменной составл ющей из напр жени на выходе трехфазного двухполупериодного выпр мительного моста , питаемого-от датчиков тока (напр жени ). Принцип действи устройства заключаетс в срабатывании реагирующего органа при возрастании уровн действующего значени переменной составл ющей, что имеет место в случае возникновени несимметрии.This invention relates to relay protection of three-phase electrical networks and electrical receivers, in particular electric motors. Protective devices against phase current unbalances (voltages) are known, based on the separation of the variable component from the voltage at the output of a three-phase two-wave rectifying bridge powered by current sensors (voltage). The principle of the device is to trigger the reacting body when the level of the effective value of the variable component increases, which is the case when asymmetry occurs.

Цель изобретени - повышение быстродействи защиты от нессимметрии фазных токов, в которой осуществл етс выделение переменной составл ющей напр жени , выпр мленного трехфазным двухполупериодным выпр ми елъным мостом, пи.таемыу от датчиков фазных токовThe purpose of the invention is to increase the speed of protection against unsymmetry of phase currents, in which the selection of the variable component of the voltage rectified by a three-phase full-wave rectifier by an e-bridge is detected.

В предлагаемом устройстве эта цель достигаетс введением дополнительных элементов: нуль-индикатора , схемы сравнени времени совпадени с заданным, диода и логического элемента И. Элементы включаютс таким образом, что в защите осуществл етс сравнение полупериода пульсации переменной составл ющей выпр млен0 ного напр жени с заданным временем и в случае превышени полупериодом пульсации заданного времени на вькоде защиты по вл етс импульсный сигнал. Заданное врем In the proposed device, this goal is achieved by introducing additional elements: a null indicator, a comparison circuit of the time of coincidence with a given one, a diode and a logical element I. The elements are included in such a way that the protection compares a half-period of a pulsation variable of the rectified voltage component with a given time and if the ripple period exceeds the specified time on the protection code, a pulse signal appears. Preset time

5 выбираетс так, чтобы оно было больше полупериода пульсации в трехфазном симметричном режиме и меньше полупериода пульсации в режиме обрыва одной фазы.5 is chosen so that it is greater than the half-period of the pulsation in the three-phase symmetric mode and less than the half-period of the pulsation in the break mode of one phase.

00

Благодар включению входа нуль-индикатора соответствующей пол рностью, а также наличию диода и логического элемента И исключаетс возможность ложного срабатывани защиты при переходных процессах в цеп х защиты в моменты включени -и отключени электроустановки. На фиг, 1 приведена схема защиты; на фиг, 2 диаграммы токов; на фиг, 3 - диаграммы напр женки на элементах схемы, В устройство защиты (см.фиг, 1) вход т трансформаторы тока I, с,3, нагруженные на активные сопротивлени и включенные в каждую фазу. Вторичные обмотки трансформа торов тока, соединенные в звезду, подключены к трехфазному двухполуп риодному выпр мительному мосту 4, выходе которого через диод 5 и рез тор 6 включена цепь дифференцирова НИН выпр мленного напр жени - резистор 7 и конденсатор 8, Конденсатор 8 св зан с входом нуль-индикатора 9, На выходе нуль-индикатора 9 находитс схема -сравнени 10 времени сохранени знака производной выпр мленного напр жени с заданным временем. Выход схемы сравнени 10 соединен с первым вхо дом логического элемента И, а второй вход элемента 1-1 через резистор 12 соединен с выпр мительным мостом 4. С выхода логического элемента II снимаетс импульсный сигнал на отключение установки, В нормальном режиме работы защищаемой электроустановки по вторичным обмоткам трансформаторов тока 1,2,3 протекает симметрична система токов г , пропорциональна токам нагрузки, электроустановки и обо8начённа ( ,(у|, и на фиг, 2а, При этом на выходе выпрнмительного моста 4 выпр мленное напр жение (см. фиг, 26) состоит из посто нной и переменной составл ющих , причем переменна составл юща содержит, в основном, шестую гармонику (300 гд)« Переменна составл юща выпр мленного напр жени выдел етс на цепи дифференцировани - конденсаторе 8, который зар жаетс и 1разр жаетс через нуль-индикатор 9 и резистор 7 с частотой 300 гц. На фиг, 2,в показана крива производной выпp uлe нoгo напр жени и обозначенна If ток конденсатора. При данной частоте пульсации переменной составл ющей врем сохранени знака производной составл ет -/б-б-Уб еи. d. 5 ) В моменты, когда знак произ водной отрицателен, происходит разр д конденсатора 8, При направ лении тока разр да конденсатора 8 через нуль-индикатор 9 (показано стрелкой на фиг, -1) происходит его срабатывание;и выходе на врем б по вл етс сигнал ивых,н.-и. ( ), Так как врем существовани этого сигнала оказываетс меньше заданного времени-А-,,, то на выходе схемы сравнени 10 сигнала 6{вых,сх,ср, иб ( , ) и за1иита не работает. При обрыве фазы нарушаетс симметри токов с во вторичных обмотках трансформаторов тока I, 2,3, На фиг, 3,а показаны токи во вторичных обмотках трансформаторов тока при обрыве фазы ( i i ), На выходе выпр мительного моста 4 переменна составл юща выпр мленного напр жени U/ (см, фиг 36), содержит, в основном,вторую гармонику (100 гц), В этом случае производна выпр мленного напр жени сохран ет свой знак в течение времени i,iT,,o f-iO ce c. На фиг, показана крива производной выпр мленного напр жени при обрыве одной фызы В моменты совпадени тока разр да конденсатора 8 с током, обеспечивающим срабатывание нульиндикатора 9 (как указано стрелкой на фиг, 1) , на выходе нульиндикатора по вл етс сигнал авых,н.-и. (Фиг,3/), Сигнал с выхода нуль-индикатора 9 поступает на вход схемы сравнени lO времени сохранени сигнала с заданным временем Ъс,р как при обрыве фазы врем сохранени знака производной выпр мленного напр жени , а следовательно и продолжительность сигнала на выходе нуль -индикатора также , будет больше заданного времени б, то на выходе схемы сравнени 10 по витс сигнал вых,сх,ср, « показано на фиг, 3,Д. Сигнал с выхода схемы сравнени 10 поступает на первый вход логического элемента И ll, и при наличии на втором входе элемента И сигнала через резиотор 12 с выхода выпр мительного моста f элемент И срабатывает и выдает сиг нал на отключение установки или НУ сигнализацию об обрыве фазы,By switching on the input of the null indicator with the corresponding polarity, as well as by the presence of a diode and a logic element I, the possibility of false triggering of protection during transients in the protection circuit at the moments when the electrical installation is turned on and off is eliminated. Fig, 1 shows the protection scheme; Fig, 2 current charts; Fig. 3 shows voltage diagrams on circuit elements; A protection device (see Fig. 1) includes current transformers I, s, 3 loaded on active resistances and included in each phase. The secondary windings of the current transformers connected to a star are connected to a three-phase two-half-cycle rectifier bridge 4, the output of which through diode 5 and the resistor 6 is connected to a differential voltage of rectifying voltage - a resistor 7 and a capacitor 8, the capacitor 8 is connected to the input null indicator 9, At the output of null indicator 9, there is a circuit comparing 10 the time of preservation of the sign of the derivative of the rectified voltage with a given time. The output of the comparison circuit 10 is connected to the first input of the logical element AND, and the second input of the element 1-1 through a resistor 12 is connected to the rectifying bridge 4. From the output of the logical element II, a pulse signal is removed to switch off the installation, In the normal mode of operation of the protected electrical installation The windings of current transformers 1,2,3 flow through a symmetrical system of currents r, proportional to the load currents, electrical installations and indicated (, (y |, and FIG. 2a) At the same time, at the output of the rectifier bridge 4, the rectified voltage (see FIG. 26 ) consists of a constant and a variable component, and the variable component contains mainly the sixth harmonic (300 gd). The variable component of the rectified voltage is allocated to the differentiation circuit - a capacitor 8, which is charged and discharged through zero indicator 9 and a resistor 7 with a frequency of 300 Hz. FIG. 2 shows the curve of the derivative of the rectified voltage of a new voltage and the current indicated by If of the capacitor. At a given pulsation frequency of the variable component, the sign preservation time is - / bb- Kill her. d. 5) At the moments when the sign of the derivative is negative, the capacitor 8 discharges, When the discharge current of the capacitor 8 is directed through the null indicator 9 (shown by an arrow in FIG. -1), it triggers; is a signal ivy, n. and. (), Since the time of the existence of this signal is less than the specified time-A - ,, then the output of the comparison circuit of the 10 signal is 6 {out, cf, cf, ib (,) and zaiti does not work. When a phase break occurs, the symmetry of the currents with in the secondary windings of current transformers I, 2.3, is disturbed. FIG. 3, and the currents in the secondary windings of current transformers during phase break (ii) are shown. At the output of the rectifier bridge 4, the component of the rectified voltage U / (see FIG. 36), contains mainly the second harmonic (100 Hz). In this case, the derivative of the rectified voltage retains its sign for the time i, iT ,, o f-iO ce c. FIG. 1 shows the curve of the derivative of the rectified voltage when one phyza breaks. At the moments of coincidence of the discharge current of the capacitor 8 with the current providing the operation of the numeric indicator 9 (as indicated by the arrow in FIG. 1), the output of the numerical indicator appears. -and. (Fig, 3 /), The signal from the output of the null indicator 9 is fed to the input of the comparison circuit lO of the signal storage time with a given time b, p as during a phase failure, the time of the sign of the derivative of the rectified voltage, and hence the duration of the signal at zero -indicator will also be greater than the specified time b, then at the output of the comparison circuit 10, the output signal cx, cf, cf is shown in FIG. 3, D. The signal from the output of the comparison circuit 10 is fed to the first input of the logical element I ll, and if there is an AND signal on the second input through resiotor 12 from the output of the rectifying bridge f, the I element triggers and generates a signal to shut down the installation or

Таким образом, при превышений времени сохранени знака производной выпр мленного напр жени заданного времени (врем уставки) на выходе устройства по вл етс импульсный выходной сигнал. Врем уставки должно обеспечить отстройку срабатывани устройства в нормальном режиме работы или при работе установки в услови х допустимой несимметрии токов нагрузки. В случае возникновени определенного установ ленного уровн несимметрии фазных токов устройство работает, как описано выше дл случа обрыва фазы. В зависимости от коэффициента несим метрии врем сохранени знака производной выпр мленного напр жени измен етс и находитс в пределах 1,8 - 5,0 мсек.Thus, when the sign of the derivative of the rectified voltage of a specified time (setpoint time) is exceeded, a pulse output signal appears at the device output. The time of the setpoint should ensure the detuning of the operation of the device in normal operation or when the installation is working under conditions of permissible asymmetry of load currents. In the case of the occurrence of a certain established phase current imbalance, the device operates as described above for the case of phase failure. Depending on the coefficient of bearing metry, the retention time of the sign of the derivative of the rectified voltage varies and is in the range of 1.8–5.0 ms.

Дл отстройки от ложного срабатывани устройства при отключении защищаемой электроустановки, когда происходит разр д конденсатора 8 через нуль-индикатор 9, а врем существовани сигнала на выходе нуль-индикатора может превысить врем уставки, введены в схем диод 5 и резистор 12. Во врем переходного процесса, вызванного отключением установки на выходе выпр у1ительного моста напр жение отс;/тствует, поэтому на входе логического элемента И И через ре зистор Т2 сигнала нет, а конденсатор 8 через эту цепь разр дитс не может благодар наличию диода In order to tune the device from a false positive when the protected electrical system is disconnected, when capacitor 8 discharges through the zero indicator 9, and the time for the signal at the output of the null indicator to exceed the set time, a diode 5 and a resistor 12 are inserted into the circuits. During the transition process caused by the disconnection of the installation at the output of the rectifying bridge, the voltage is missing; therefore, there is no signal at the input of the logic element AND AND through the resistor T2, and the capacitor 8 cannot discharge through this circuit due to diode-being

Ложное срабатывание защиты при включении нагрузки в симметричном режиме, когда происходит зар д конденсатора 8 и его напр жение растет от нул , исключено благодар тому, что нуль-индикатор срабатывает именно при разр де конденсатора.False operation of the protection when the load is switched on in a symmetric mode, when the charge of the capacitor 8 occurs and its voltage increases from zero, is excluded because the zero-indicator works exactly when the capacitor is discharged.

10ten

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл защиты от несимметрии фазных токов, содержа15 щее трансформаторы тока в каждой фазе, нагруженные на активные сопротивлени , подключенные к трехфазному двухполупериодному выпр мительному мосту, на выходе кото20 рого находитс цепь дифференциФовани выпр мленного напр жени , отличающеес тем, что, с целью повышени быстродействи защиты, цепь дифференциро25 вани выпр мленного напр жени , св занна с выпр мительным мостои через диод и резистор, соединена с нуль-индикатором, выход которого соединен со входом схемы A device for protection against unbalance of phase currents, containing 15 current transformers in each phase, loaded on active resistances, connected to a three-phase two-wave rectifier bridge, at the output of which there is a differentiation circuit of a straightened voltage, characterized in that, in order to increase speed protection circuit, the differentiation circuit of rectified voltage connected to the rectifying power through a diode and a resistor is connected to a null indicator, the output of which is connected to the input of the circuit

80 сравнени времени сохранени знака производной-выпр мленного паи р жени с заданным временем, в выход схемы сравнени Jв зaн с одним из входов логического элемента И, другой вход которого соединен через резистор с упом нутым трехфазным двухпол перй одныы выпр мительным «остом, в выход злементв И св зан с пепк 80 Comparison of the time of preservation of the sign of the derivative-rectified pair with a given time to the output of the comparison circuit J in one of the inputs of the logic element And, the other input of which is connected through a resistor with the three-phase two-pole first rectifier, to the output zlementv And is connected with pepp

4U отключени .4U power off.