SU966811A1 - Устройство дл ограничени аварийных токов в электрической сети - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроснабжению потребителей переменным то-, коми может быть, в частности, использовано в системах электроснабжения крупных промышленных предприятий.

Известно устройство для ограничения токов короткого замыкания (к.з.) подобных схемах. Основным элементом устройства для ограничения токов короткого замыкания в распределительных сетях 6-10 кВ является реактор, включаемый между источником питания и распределительной сетью. Ограничение тока в устройстве осуществляется за счет увеличения падения напряжения на реакторе в режиме короткого замыкания [1 , . Использование реакторов в системах электроснабжения крупных промышленных объектов имеет ряд недостатков - увеличение потерь в сетйх, трудности с осуществлением пуска й самозапуска крупных высоковольтных электродвигателей, ухудшение показа2 телей качества электроэнергии,уйб* личение габаритных и весовых показа-/ !телей сооружений системы электроснабжения, снижение надежности работы системы электроснабжения. λ

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является силовой прерыватель постоянного тока, содержащий основной механический выключатель» параллельно которому включены цепи, состоящие из последовательно соединенного резистора и переключающего элемента, а также управляющего блока, осуществляющее управнение коммутационными элементами, электронный ключевой орг’ан [2].

Данное устройство имеет низкую надежность в случае его использования в распределительной сети с боль20 шим количеством выключателей, например в сетях промышленных предприятий. Это обусловлено тем, что каждый из выключателей распрёделительной сети должен быть дополнен дополнительными

966811.

, переключающими элементами, резисторами, блоками управления и электронными ключевыми органами. Это приводит к резкому увеличению числа элементов в сети, снижает надежность действия устройства. Кроме того, применение устройства в сетях переменного тока не позволяет ограничить ударную волну тока повреждения, которая.проходит через контакты основного механического выключателя, что также снижает надежность действия устройства.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве Содержащем электрическую сеть, выполненную в виде последовательно соединенных силового трансформатора, головного и головного быстродействующего выключателей, подстанции к которой подключены потребители через фидерные выключатели, содержащее цепи, подключенные параллельно головному выключателю и выполненные в виде последовательно соединенных резистора и тиристорного ключевого элемента, который управляется блоком управления, блок управления выполняется в виде датчиков апериодической и периодической составляющих тока повреждения ¹ счетчика и реле времени, при этом входы датчиков апериодической и периодической составляющих тока повреж* дения подключены к сети между силовым трансформатором и головным выключателем, первый выход датчика апериодической составляющей тока повреждения подключен к первому управляю*· , фему входу быстродействующего головного выключателя и к точке соединения первого выхода датчика периодической составляющей тока повреждения и входа Счет счетчика, второй выход - к управляющим цепям первого тиристорного ключевого элемента, второй выход датчика периодической составляющей тока повреждения соединен с входом реле времени, первый выход которого соединен с вторым управляющим входом быстродействующего головного выключателя, второй выход - с входом Сброс счетчика, выходы которого подключены к цепям управления соответственно второго· и третьего тиристорных ключевых элементов.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство может быть реализовано в сети произвольной конфигурации. На черт.еже показана радиальная сеть', содержащая силовой трансформа5 тор 1, головной выключатель 2, быстродействующий головной выключатель 3, соединенный, со сборными шинами подстанции 4, к которой через выключатель 5 подключены сборные шины под10 станции 6, к которой подключены через фидерные выключатели 7 и 8 потребители 9 и 10. Головной выключатель 2< выключатель 5, фидерные выключатели 7и 8 снабжены блоками 11-14 макси15 мальной токовой защиты со ступенчатой выдержкой времени. Уставки по току и времени возрастают от электроприемника к источнику питания, что обеспечивает селективность отключе20 НИЯ. Параллельно быстродействующему головному выключателю 3 включены тирис-. торные ключевые элементы 1517, собранные из бимолярных групп тиристо25 ;ров, соединенных последовательно с токоограничивающими резисторами соответственно 18-20.

Устройство также содержит блок . управления 21, выполненный в виде датчика 22 апериодической составляющей тока повреждения, датчика 23 периодической составляющей тока повреждения ,счетчика 24 и реле времени

25. Входы датчиков 17 и 18 подключены к сети между силовым трансформатором 1 и головным выключателем 2.

В качестве датчика 22 апериодической составляющей тока повреждения может быть использован датчик, реактирующий на производную тока или фильтр апериодической составляющей, в качестве датчика 23 периодической составляющей тока повреждения быстродействующее токовое реле. Первый вы_л ход датчика 22 апериодической состав⁵ 'ляющей тока повреждения подключен к первому управляющему входу быстродействующего головного выключателя 3 и к точке соединения первого выхода датчика 23 периодической составляющей ⁵⁰ тока повреждения и входа Счет счетчика 24, второй выход датчика 22 апериодической составляющей тока повреждения подключен к управляющим цепям первого тиристорного ключевого ⁵⁵ элемента 15, второй выход датчика 23 периодической составляющей тока повреждения соединен с входом реле времени 25, первый выход которого соеди5 9668 пенс вторым управляющим входом быстСодействующего головного выключателя 3, второй выход реле времени 25 соединен с входом Сброс счетчика 24, выходы которого подключены к цепям уп- 5 равнения второго и третьего тиристорных ключевых элементов 16 и 17» соответственно.

В нормальном режиме работы выключатели 2, 3» 5, 7, 8 включены, и осу- ¹⁰ ществляется. электроснабжение потреби- ; телей 9 и 10. При повреждении в системе электроснабжения, например, в точке K-j срабатывает датчик 22 апериодической составляющей тока пов- ⁵ реждения, который подает команду на включение тиристорного ключевого элемента 15 до момента достижения ударной волной тока к.з. амплитудного значения. Одновременно подается команда на ¹⁰ отключение быстродействующего головной го выключателя 3 и электроснабжение потребителей осуществляется через головной выключатель 2, тиристорный ключевой элемент 15, резистр 18, пара- ²⁵ метр которого выбран из условия дове‘дения до нуля апериодической составляющей тока’ повреждения в течение половины периода частоты напряжения сети. При включении тиристорного 30 ключевого элемента 15 резистр 18 оказывается включенным последовательно в цепь короткого замыкания, и в сети устанавливается ток, обеспечивающий надежное срабатывание блока 13 мак- 35 симальной токовой защиты фидерного выключателя 7 и отключение короткого замыкания. Ограниченный по величине ток с помощью тиристорного ключевого элемента 15 и резистора 18 40 обеспечивается по величине и времени в соответствии с уставками первой ступени селективности.

Одновременно при повреждении в точке срабатывает также датчик 23 45 периодической составляющей тока повреждения и подается команда на вход Счет счетчика 24 и запуск реле времени 25. С выходов счетчика 24, число которых равно числу ступеней се- 50 лективности в системе электроснабжения, поступают команды на включение тиристорных ключевых элементов 16 и 17 через интервалы времени, равные ступени селективности в сети. 55

По команде счетчика 24 с выдержкой времени, соответствующей второй ступени селективности, включается тиристорный ключевой элемент 16 и в контур повреждения вводится резистор 19· Резисторы 18 и 19 оказываются включенными паралельно, общее сопротивление в цепи короткого замыкания уменьшается и в системе электроснабже^· ни я устанавливается ток,обеспечивающий надежное срабатывание, блока .12 максимальной токовой защиты второй ступени селективности, в частности при к.з. в точке Поотключается выключатель 5. При повреждении в T.Kj алгоритм работы устройства аналогичен описанному. После срабатывания ре^ лё времени 25» которое имеет выдержку 'времени, равную сумме ступеней селек-’ тивности в системе электроснабжения, осуществляется сброс счетчика 24 и включения быстродействующего головного выключателя 3·

Как правило, выключатели установленные в голове системы электроснабжения , например головной выключатель 2, выбираются на повышенную мощность коммутации и не требую.т токоограничения. Если головной выключатель 2 выбирай с ограниченной коммутирующей мощностью, устройство должно иметь дополнительную цепь, тиристорный ключевой, элемент и резистор, подключенную параллельно головному выключателю 2.

Таким образом, данное изобретение ’позволяет повысить надежность работы устройства для ограничения аварийных токов в электрической сети.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электро|снабжению потребителей переменным то ком и может быть, в частности, испол зовано в системах электроснабжени  крупных промышленных предпри тий; Известно устройство дл  ограничени  токов короткого замыкани  (к.з подобных схемах. Основным элементом устройства дл  ограничени  токов короткого замыкани  в распределительных сет х 6-10 кВ  вл етс  реактор , включаемый между источником питани  и распределительной сетью. Ограничение тока в устройстве осуществл ет с  за счет увеличени  падени  напр жени  на реакторе в режиме короткого замыкани  1 . , . Использование peakfofJOB в систе;мах электроснабжени  крупных промышленных объектов имеет р д недостатков - увеличение потерь в сетйх, :Трудности с осуществлением пуска и самозапуска-крупных высоковольтных электродвигателей, ухудшение показа;телей качества электроэнергии,уве :личение габаритных и весовых показа-; телей сооружений системы электроснабжени , снижение надежности работы системы электроснабжени . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  силовой прерыватель посто нного тока, содержащий основной механический выключатель, параллельно которому включены цепи, состо щие из последовательно соединенного резистора и переключающего элемента, а также управл ющего блока, осуществл ющее управление коммутационными элементами, электронный ключевой орНан 2. Данное устройство имеет низкую надежность в случае его использовани  в распределительной сети с большим количеством вьжлючателей, например в сет х промышленных предпри тий. Это обусловлено тем, что каждый из выключателей распределительной сети должен быть дополне|Н дополнительными 39 переключающими элементами, резисторами , блоками управлени  и электронными ключевыми органами. Это приводи к резкому увеличению числа элементов в сети, снижает надежность действи  устройства. Кроме того, применение устройства в сет х переменного тока не позвол ет ограничить ударную волн тока повреждени , котора .проходит через контакты основного механического выключател , что также снижает надежность действи  устройства. Цель изобретени  - повышение надежности устройства. i Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве,содержащем электрическую сеть, выполненную в виде последовательно соединенных силового трансформатора, головного и головного быстродействующего выключате .лей, подстанции к которой подключе . ны потребители через фидерные выключатели , содержащее цепи, подключен ные параллельно головному выключателю и выполненные в виде последовательно соединенных резистора и тиристорного ключевого элемента, который управл етс  блоком управлени , блок управлени  выполн етс  в виде датчиков апериодической и периодической составл ющих тока повреждени  счетчика и реле времени, при этом входы датчиков апериодической и пёри одической составл ющих тока повреждени  подключены к сети между силовым трансформатором и головным выклю чателем, первый выход датчика апериодической составл ющей тока повреж дени  подключен к первому управл ю 1цеМу входу быстродействующего головного выключател  и к точке соединени  первого выхода датчика перио дической составл ющей тока повреждени  и входа Счет счетчика, второй выход - к управл ющим цеп м первого тиристорного ключевого элемента, вто рой выход датчика периодической составл ющей тока повреждени  соединен с входом реле времени, первый выход которого соединен с вторым управл ющим входом быстродействующего головного выключател , второй выход - с входом Сброс счетчика, выходы которого подключены к цеп м управлени  соответственно второго и третьего ти ристорных ключевых элементов. На чертеже представлена блок-схема устройства. 1-4 Устройство может бытьреализовано в сети п|эоизвольной конфигурации . На черт-еже показана радиальна  сеть , содержаща  силовой трансформа тор 1, головной выключатель 2, быстродействующий головной выключатель 3, соединенный, со сборными шинами подстанции k, к которой через выключатель 5 подключены сборные шины подстанции 6, к которой подключены через фидерные выключатели 7 и 8 потребители 9 и 10. Головной выключатель 2 выключатель 5 фидерные выключатели 7 и В снабжены блоками П-Й максимальной токовой защиты со ступенчатой выдержк ой времени. Уставки по току и времени возрастают от электроприемника к источнику питани , что обеспечивает селективность отключени . Параллельно быстродействующему головному выключателю 3 включены тирис-. торные ключевые элементы , собранные из бимол рных групп тиристо:ров , соединенных последовательно с токоограничивающими резисторами соответственно 18-20. ; Устройство также содержит блок , управлени  21, выполненный в виде датчика 22 апериодической составл ющей тока повреждени , датчика 23 периодической составл ющей тока повреждени  счетчика 2 и реле времени 25. Входы датчиков 17 и 18 подключены к сети между силовым трансформатором 1 и головным выключателем 2. В качестве датчика 22 апериодической составл ющей тока повреждени  может быть использован датчик, реактирующий на производную тока или фильтр апериодической составл ющей, в качестве датчика 23 периодической составл ющей тока повреждени  быстродействующее токовое реле. Первый выход датчика 22 апериодической состав|л ющей тока повреждени  подключен к первому управл ющему входу быстродей (ствующего головного выключател  3 и к точке соединени  первого выхода датчика 23 периодической составл ющей ,тока Повреждени  и входа Смет счетчика 2А, второй выход датчика 22 апериодической составл ющей тока повреждени  подключен к управл ющим цеп м первого тиристорного ключевого элемента 15, второй выход датчика 23 периодической составл ющей тока повреждени  соединен с входом реле времени 25, первый выход которого соеди59 нен с вторым управл ющим входом быст родействующего головного выключател  3, второй выход реле времени 25 соед йен с входом Сброс счетчика 2k, вы хо)цы которого подключены к цеп м управлени  второго и третьего тиристорных ключевых элементов 16 и 17, соответственно. В нормальном режиме работы выключатели 2, 3, 5, 7, 8 включены, и осу ществл етс . электроснабжение потреби гелей 9 и 10. При повреждении в сист ме электроснабжени , например, в точке K-J срабатывает датчик 22 апе1риодической составл ющей тока повреждени , который подает команду на включение тиристорного ключевого эле мента 15 до момента достижени  ударн волной тока к.з. амплитудного значени . Одновременно подаетс  команда н отключение быстродействующего головн го выключател  3 и электроснабжение потребителей осуществл етс  через го ловной выключатель 2, тиристорный кл чевой элемент 15, резистр 18, параметр которого выбран из услови  дове дени  до нул  апериодической состав (Л ющ тока повреждени  в течение по ловины периода частоты напр жени  сети. При включении тиристорного ключевого элемента 15 резистр 18 ока зываетс  включенным последовательно в цепь короткого замыкани , и в сети устанавливаетс  ток, обеспечивающий надежное срабатывание блока 13 максимальной токовой защиты фидерного выключател  7 и отключение короткого замыкани . Ограниченный по величине ток с помощью тиристорного ключевого элемента 15 и резистора 18 обеспечиваетс  по величине; и времени в соответствии с уставками первой ступени селективности. Одновременно при повреждении в точке К срабатывает также датчик 23 периодической составл ющей тока повреждени  и подаетс  команда на вход Счет счетчика 2 и запуск реле вре мени 25. С выходов счетчика 2k, число которых равно числу ступеней селективности в системе электроснабжени , поступают команды на включение тиристорных ключевых элементов 16 и 17 через интервалы времени, равные ступени селективности в сети. По команде счетчика 2k с выдержкой времени, соответствующей второй ступени селективности, включаетс  тиристорный ключевой элемент 16 и в 14 контур повреждени  вводитс  резистор 19. Резисторы 18 и 19 оказываютс  включенными паралельно, общее сопротивление в цепи короткого замыкани  уменьшаетс  и в системе электроснабже-1ни  устанавливаетс  ток,обеспечивающий надежное срабатывание блока 12 максимальной токовой защиты второй ступени селективности, в частности при к.з. в точке Кз отключаетс  вь1ключатель 5. При повреждении в т.Ка алгоритм работы устройства аналоги- ; чен описанному. После срабатывани  ре ле времени 25, которое имеет выдержку времени, равную сумме ступеней селективности в системе электроснабжени , осуществл етс  сброс счетчика 2k и включени  быстродействующего головного выключател  3. Как правило, выключатели установленные в голове системы электроснабжени  , например головной выключатель 2, выбираютс  на повышенную мощность коммутации и йе требую.т токоограничени . Если головной выключатель 2 выбран с ограниченной коммутирующей мощностью, устройство должно иметь дополнительную цепь, тиристорный ключевой ., элемент и резистор, подключенную параллельно головному выключателю
2. 2. Таким образом, данное изобретение позвол ет повысить надежность работы устройства дл  ограничени  аварийных токов в электрической сети. Формула изобретени  Устройство дл  ограничени  аварийных токов в электрической сети, выполненной в виде последовательно соединенных силового трансформатора, головного и головного быстродействующего выключателей, подстанции, к которой подключены потребители через фидерные выключатели, содержащее цепи , подключенные параллельно быстродействующему головному выключателю и выполненные в виде последовательно соединенных резистора и тиристорного ключевого элемента, который управл -г етс  блоком управлени , от ли ч ающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы, блок управлени  выполнен в виде датчиков апериодической и периодической составл ющих тока повреждени , счетчика и реле времени, при этом входы датчиков