SU586510A1 - Устройство дл управлени синхронизированным выключателем переменного тока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области коммутации электрических цепей переменного тока и может использоватьс  дл  выключателей, преимущественно мощных, особенно часто отключающих короткие замыкани , врем  отключени  которых более 5 м/сек.

Известно устройство дл  синхронизированного отключени  выключателей 1, содержащее блок фиксации нулевых значений отключаемого тока и блоки формировани  отключающей команды на отключаемой полуволне тока . Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно предназначено дл  выключателей с временем отключени  менее 5 м/сек, которые до насто щего времени не выпускаютс  промыщленностью .

Известно устройство синхронизации дл  отключени  цепи переменного тока. Это устройство содержит блок фиксации нулевых значений тока, два блока задержки, схему суммировани , элемент совпадени  сигнала защиты с сигналом синхронизации и блок разделени  сигналов о прохождении тока цепи через нуль на четные и нечетные, выходы которого подсоединены ко входам блоков задержки, причем гашение дуги производитс  через период после фиксированного нул  тока. Это устройство может использоватьс  дл  выключателей с временем отключени  как менее, так и более 5 м/сек. Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно пригодно в основном при отключении симметричного тока, а при наличии в токе апериодической составл ющей, различной по величине и знаку пол рности, разброс времени упреждени  отключающей команды изза методической погрещности резко возрастает , поэтому у выпускаемых промыщленностью выключателей в особенности с временем отключени  более 20 м/сек получаетс  значительный обгар контактов и не достигаетс  увеличени  мощности отключени  за счет синхронизации (это устройство прин то за прототип). Целью изобретени   вл етс  повышение надежности управлени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  синхронизированным выключателем переменного тока дополнительно снабжено блоком сравнени  длительности полуволн тока с уставкой, причем вход блока

сравнени  соединен с выходом трансформатора тока, а его выход подключен ко второму входу элемента И, кроме того, блок сравнени  выполнен на двух интегрирующих цеиочках , конденсаторы которых защунтированы

транзисторными ключами, синхронизированными полуволнами тока разной пол рности, и через разделительные диоды и стабилитроны подключены к выходному каскаду.

Благодар  установке блока сравнени  запуск блока выдержки времени производитс  через 0,01 сек после начала удлиненных полуволн тока и полуволн симметричного тока, но не производитс  на укороченных полуволнах. Поэтому отключаютс  только уменьшенные полуволны и полуволны симметричного тока и предотвращаетс  отключение увеличенных полуволн тока. В результате этого понижаетс  амплитуда отключаемого тока и исключаетс  отрицательна  методическа  погрешность упреждени  отключающей команды, так как при отсчете времени от начала удлиненной полуволны и отключении укороченной (уменьшенной ) полуволны погрешность всегда положительна . Устранение отрицательной погрешности снижает разброс времени подачи команды и позвол ет соответственно снизить врем  горени  дуги в выключателе. Сни  :ение амплитуды тока, протекающего через дугу, и снижение времени горени  дуги значительно снижают обгар контактов выключател  и повышают его способность отключать мощные короткие замыкани . На фиг. 1 представлена блок-схема установки дл  отключени  цепи переменного тока с предложенным устройством; на фиг. 2 - принципиальна  схема блока сравнени  устройства , пример выполнени ; на фиг. 3 - крива  изменени  тока короткого замыкани  и эпюры работы установки при отключении тока выключателем , имеющим врем  отключени  25±1 м/сек. Устройство 1 содержит блок 2 сравнени  длительности полуволны тока с уставкой предназначенный дл  выдачи сигнала при равенстве этих величин, элемент И 3 совпадени  сигнала блока 2 с сигналом релейной защиты и блок задержки 4. Блок сравнени  2 состоит из блока 5 преобразовани  текущего времени положительной полуволны тока в напр жение емкости, блока 6 преобразовател  текущего времени отрицательной полуволны тока в напр жение второй емкости и элемента сравнени  7 напр жений на емкост х с напр жением стабилитрона, предназначенного дл  выдачи сигнала при равенстве напр жений стабилитрона и одного из напр жений на емкост х. Вход блока 2,  вл ющийс  входом блоков 5 и 6, соединен с трансформатором тока 8, установленным в цепи отключаемого тока и предназначенным дл  запуска устройства синхронизации 1 и блока релейной защиты 9. Выходы блоков 5 и 6 соединены со входом элемента сравнени  7, выход которого  вл етс  выходом блока 2 и соединен с одним из входов элемента И 3. Выход блока 9 соединен со вторым входом элемента И 3. К выходу его подсоединен вход блока задержки 4, выход которого подключен к отключающему элементу привода выключател  10. Элемент И 3 предназначен дл  запуска блока 4 задержки при наличии сигналов на обеих входах элемента 3, а блок 4 - дл  задержки с расчетом размыкани  контактов выключател  перед «нулем тока. Блок 5 содержит трехкаскадный усилитель положительных сигналов в режиме переключени  (фиг. 2), собранный на транзисторах Т1, Т2, ТЗ, резисторе 1 в цепи базы первого транзистора, резисторах jR2, R3 и jR4 в цеп х коллекторов и стабилитрона КС1 в цепи эмиттера транзистора Т2. Ко входу усилител  подключен ограничитель амплитуды на стабилитронах КС2 и КСЗ, предназначенный дл  защиты транзисторов при увеличении тока короткого замыкани . Транзистор Т1 нормально закрыт, а транзисторы Т2 и ТЗ открыты. Параллельно транзистору ТЗ подсоединен конденсатор С1, предназначенный дл  зар да в течение положительного полупериода тока. Блок 6 содержит усилитель отрицательных сигналов в режиме переключени , собранный на транзисторах Т4, Т5 и преобразователь отрицательного сигнала в полол ительный, собранный на транзисторе Т6 и стабилитроне КС4. Во входной цепи установлен токоограничивающий резистор R5, а в цеп х коллекторов -резисторы 6, R7, R8. На базу Т6 подключено положительное смещение через резистор . Транзистор Т4 нормально закрыт, а транзисторы Т5 и Т6 -открыты. Параллельно транзистору Т6 подсоединен конденсатор С2, предназначенный дл  зар да в течение времени отрицательной полуволны тока. Элемент сравнени  7 содержит усилитель в режиме переключени , собранный на транзисторах Т7 и Т8. В цеп х коллекторов установлены резисторы и RIL На базу транзистора Т7 подключено отрицательное смещение через резистор 512. От перегрузки база защищена стабилитроном КС5. База транзистора Т7 св зана со входами элемента 7 через стабилитрон КС6 и разделительные диоды Д1 и Д2. Стабилитрон КС6 служит дл  сравнени  напр жений на конденсаторах С1 и С2 с его напр жением стабилизации. На выходе стоит цепочка R, СЗ, предназначепна  дл  получени  выходного сигнала в виде импульса напр жени . Устройство работает следующим образом. При возникновении тока короткого замыкани  в цепи выключател  10 в момент времени tl (фиг. 3,а) запускаетс  блок релейной защиты 9, который выдает сигнал согласно установленпого в нем времени, например, в момент it2 (сигнал показан линией на фиг. 3,6). Однако элемент 3 не сработает, пока не по витс  сигнал с блока 2. В начале отрицательной полуволны тока (момент -tl) открываетс  транзистор Т4, а транзисторы Т5 и Т6 закрываютс  и конденсатор С2 начинает зар жатьс  через резистор 8. Зар д емкости продолжаетс  до конца полуволны тока, однако вследствие сокращенной длительности полуволны тока из-за наличи  в токе положительной апериодической составл ющей напр жение на емкости не достигает величины напр жени  стабилизации стабилизатора КС6, и поэтому транзистор Т7 не переключаетс . При окончаНИИ отрицательной полуволны транзистор Т6

открываетс  и конденсатор С2 начинает зар жатьс  через транзистор.

В начале ноложительной полуволны тока (момент tS) открываетс  транзистор Т1, транзисторы Т2 и ТЗ закрываютс , и начинает зар жатьс  конденсатор С1. Врем  зар да конденсаторов показано на фиг. 3,в и 3,г. При прохождении текущего времени положительной полуволны, равного длительности номинального полупериода тока, т. е. 0,01 сек (за вычетом нескольких сотен микросекунд на погрешности ) напр жение на емкости С1 достигнет величины напр жени  стабилизации стабилитрона КС6, и тогда ток от конденсатора С1 потечет через базу и эмиттер транзистора Т7. Вследствие этого открываетс  транзистор Т7, закрываетс  транзистор Т8 и выдаетс  импульсный сигнал через конденсатор СЗ на элемент 3, который, срабатыва , запускает блок задержки 4 (момент и, фиг. 3,д). По истечении установленной в блоке 4 уставки времени р выдаетс  команда (фиг. 3, е, момент и) на синхронизированное отключение выключател  10. Размыкание контактов выключател  10 (момент 6) происходит с разбросом, показанным на фиг. 3, ж. Наименьшее врем  надежного гашени  дуги в выключателе, равное дл  данного выключател  2м/сек, показано линией на фиг. 3,а, а среднее увеличение времени гашени  дуги из-за методической погрешности от апериодической составл ющей тока - на фиг. 3, и. На фиг. 3, к графически показано среднее врем  горени  дуги в выключателе. Гашение дуги происходит в момент времени t7. Врем  упреждени  характеризуетс  длительностью отключаюшей команды (фиг. 3, е).

Врем  уставки

р 1,5Г„-( + г).

где Тн - период симметричного тока;

- собственное врем  отключени  выключател ;

- наибольша  положительна  погрешность собственного времени отключени  выключател ;

4 - наименьшее врем  надежного гашени  дуги.

В случае противоположной пол рности апериодической составл ющей запуск транзисторов Т7 и Т8 будет происходить аналогично вышеописанному , но на первой отрицательной полуволне с помощью транзисторов Т4, Т5 иТб.

При симметричном отключаемом токе, например , из-за длительной выдержки времени

в блоке релейной защиты 9 запуск элемента 7

будет происходить на каждом полупериоде

тока.

Регулировка времени срабатывани  блока 2

(момент М) производитс , например, изменением сопротивлений резисторов 4 и R8.

При собственном времени отключени  выключател  менее 10 м/сек выключатель с предлагаемым устройством будет однопериодным , за исключением случа  начала короткого замыкани  с уменьшенной полуволны, когда отключенный ток короткого замыкани  будет содержать одну увеличенную и две уменьшенных полуволны (при нулевой выдержке

времени блока релейной зашиты 9).

Claims (2)

1.Устройство дл  управлени  синхронизированным выключателем переменного тока,

содержащее трансформатор тока, св занный через блок релейной защиты с первым входом элемента И, выход которого предназначен дл  подключени  через блок задержки к управл ющему входу выключател , отличающеес   тем, что, с целью повышени  надежности управлени , оно дополнительно снабжено блоком сравнени  длительности полуволн тока с уставкой, причем вход блока сравнени  соединен с выходом трансформатора тока, а его

выход подключен ко второму входу элемента И.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок сравнени  выполнен на двух интегрирующих .RC-цепочках, конденсаторы которых зашунтированы транзисторными ключами , синхронизированными полуволнами тока разной пол рности, и через разделительные диоды и стабилитрон подключены к выходному каскаду.

Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1.Клепарска  Л. Г. Синхронизированные выключатели. М., «Энерги , 1973, с. 24-28.

2.Авторское свидетельство СССР № 333618, кл. Н Olh 9/30, 1975.

Г