SU997169A1

SU997169A1 - Device for two-phase operation protection of three-phase electric installation

Info

Publication number: SU997169A1
Application number: SU813290848A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Ковалев; Лев Игнатьевич Ковтун; Станислав Иванович Радзиевский
Original assignee: Севастопольское Высшее Военно-Морское Инженерное Училище
Priority date: 1981-05-25
Filing date: 1981-05-25
Publication date: 1983-02-15

Description

1one

Изобретение относитс к технике релейной защиты в электрических установках и предназначено дл защиты трехфазных зпект роустановок от работы на двух фазах.The invention relates to a relay protection technique in electrical installations and is intended to protect three-phase electrical installations from operating on two phases.

Известны устройства дл защиты трехфазной нагрузки от работы на двух фазах, содержащее три трансформатора тока, по одному в каждой фазе, выходные обмотки которых зашунтированы резисторами к нагружены на трехфазной двухполупериодаый выпр митель и далее на блок контрол последовательности импульсов с исполнительным органом Т}.There are known devices for protecting a three-phase load from working on two phases, containing three current transformers, one in each phase, the output windings of which are bridged by resistors to a three-phase full-wave rectifier and then to a pulse sequence control unit with an actuator T}.

К недостаткам описанных устройств относ тс их невысокое быстродействие и надежность , так как полезный сигнал с выпр мител сравнительно мал. Поскольку работа устройств зависит от величины тока в контролируемой цепи из-за наличи трансформаторов тока, затруднено их использование в сильноточных цеп х. В случае обрыва одной из фаз работающей электроустановки необходимо ее отключить. Описанные устройства не обеспечивают при этом беэдуговогоThe disadvantages of the described devices are their low speed and reliability, since the useful signal from the rectifier is relatively small. Since the operation of devices depends on the amount of current in the controlled circuit due to the presence of current transformers, it is difficult to use them in high-current circuits. In case of breakage of one of the phases of a working electrical installation, it is necessary to disconnect it. The described devices do not provide with this

отключени двух оставашхс фаз. Дл осуществлени бездугового, например сшосроиного , отключени оставщихс нстоврежденных фаз, необходимо дополн ть зти устройства специальной схемой управлени . Без5 дугова же коммутаци особенно эффективна в сильноточных цеп х с повыщеннымн требовани ми к взрывопожаробезопасности, например в судовых электроэнергетических системах.disconnecting the two remaining phases. In order to accomplish an arc-free, for example, with the help of, disconnecting the remaining damaged phases, it is necessary to supplement these devices with a special control circuit. Arc-free switching is particularly effective in high-current circuits with increased fire and explosion-proof requirements, such as in ship electrical power systems.

° Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах, которое содержит три первичньш измерительных преобразова тел в виде Трансформаторов тока с сердечниками из материала с пр моугольной петлей намагничивани , вторичные обмотки которых выполнены с выводами от средних точек, которые заземлены, а сами вторич20 ные обмотки нагружены резисторами. Однополюсные зажимы трёх, вторичных обмоток подключены к входам двух однополупериодаых выпр мителей, а аноды .диодов 39971 обоих выпр мителей соединены в- общие точки и подсоединены к входам элемента И, выход которого св зан с исполнительным органом 2. Описанное устройство имеет высокое быстродействие и надежность работы, однако также требует схемного и конструктивного усложнени дл осуществлени бездугового отключени двух неповрежденных фазоэлектроустановки при обрыве одной и фаз. Ду- 10 гова коммутащш сильноточной цепи сни жает долговечность и надежность работы исполнительного органа. Этим, а также применением трансформаторов в качестве первичных измерительных преобразователей, ог-. 5 раничйваетс область применени описанного устройства в электроустановках с относительно небольщими номинальными токами. Цель изобретени - првыщение надежности процесса отключени путем бездуговой коммутации при отключении. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах в сет х с .изолированной нейтралью, содержащее25 три первичных преобразовател тока, подключенных к пнтающей сети и функционально св занных с блоком контрол последовательности импульсов дополнительно снабжено трем импульсными трансформаторами, первичные преобразователи тока выполнены в виде синхронизирующих блоков в каждой фазе, а в качестве блока контрол последовательности импульсов используют три двухвходовых элемента И и один трехвходовой элемент ИЛИ, причем на входы первого элемента И подключены через импульсные трансформаторы выходы первого и третьего, на входы второго элемента И - выходы первого и второго, на входы третьего элемента И - выходы второго и третьего синхронизирующих блоков, а выходы всех элемен тов И подсоединены к входам элемента ИЛИ На фиг. 1 приведена принципиальна схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы токов в нормальном режиме работы; на фиг. 3 - диаграммы токов при обрыве одной фазы. Устройство содержит три синхронизирующих блока 1, 2 и 3, по одному в каждой фазе контролируемой цепи. Выходы синхронизирую щих блоков соединены с первичными обмотками 4, 5 н 6 импульсных трансформаторов 7, 8 и 9 и с входами элементов И 10, 11 и 12 соответственно. На вторые входы элементов И 10, 11 и 12 подключены вторичные обмотки 13, 14 и 15 и лпyльcных трансформаторов 9, 7 н 8 соответственно . Выходы элементов И 10, 1Ь. и 12 под5 2Q 9 ключены к вхрду элемента ИЛИ 16. Выход элемента ИЛИ 16 подключен к исполнительному органу, т.е. к автоматическому выключателю , снабженному синхронизирующими блоками 1, 2 и 3 (не показан). Устройство работает следующим образом. При включении с помощью автоматнческого выключател ненагруженной электроустановки у1фавл ющие импульсы на выходах синхронизирующих блоков 1, 2 и 3 не по вл ютс . Значит сигналов на входах н выходах элементов И 10, 11 и 12 и элемента ИЛИ 16, а т кже запрета на включение нет. При включении автоматического выключагел на нагрузку синхронизирующие блоки 1, 2 и 3 вырабатывают импульсы синхронизации непосредственно перёд нул ми токов в каждой из фаз. Эти импульсы тока попадают на входа элементов И 10, 11 и 12, обтека при этом первичные обмотки 4, 5 и 6 импульсных трансформаторов 7, 8 и 9. На вторые входы элементов И 10, II и 12 поступают импульсы тока с вторичных обмо импульсных трансформаторов 9, 7 и 8 соответственно. В неаварийном режиме синхронизирующие импульсы с выходов синхроннзирующих блоков 1, 2 и 3 сдвинуты по фазе на угол Jf/6, поэтому ни один из синхронизирующих импульсов не пропускаетс ни через одан из элементов И 10, 11 и 12. В зтом случае сигнала на выходе элемента ИЛИ 16 нет, отключени электроустановки не происходит. При возникновении аварийного режима, т.е. обрыве одной из фаз, токи в двух здоровых фазах станов тс равными по величине и противоположными по фазе it через некоторое врем одновременно достигают нулевого значени . В этот Момент два импульсных сигнала одновременно по вл ютс на двух входах одного из элементов И 10, 11 либо 12. Соответствующий элемент И пропускает импульсный сигнал на одан из входов элемента ИЛИ 16, который, в свою очередь, пропускает сигнал на исполнительный орган - автоматический выключатель , который по команде этого синхронизирующего импульсного сигнала отключает электроустановку синхронно, разрыва контакты в момент нулевого значени тока, протекающего через эти контакты На фиг. 3 представлены диаграммы токов дл случа обрыва фазы с синхронизирующим блоком 3. В силовых трехфазных цеп х переменного тока, особенно в сильноточных, эффективно применение бездуговой синхронной коммутации . Дл этого однополюсные автоматические выключатели, сто щие в каждой фазе, снабжают синхронизирующими блоками, по команде которых происходит раздельное отключение фаз моменты нулевого значени тока в каждой фазе. Возмнкающий при° Closest to the proposed technical entity is a device for protection of a three-phase electrical installation from two-phase operation, which contains three primary measuring transducers of bodies in the form of current transformers with cores made of a material with a rectangular magnetization loop, the secondary windings of which are made with leads from medium points that are grounded, and the secondary windings themselves are loaded with resistors. The single-pole clamps of three secondary windings are connected to the inputs of two half-wave rectifiers, and the anodes of diodes 39971 of both rectifiers are connected to common points and connected to the inputs of the element I, the output of which is connected to the actuator 2. The described device has high performance and reliability however, it also requires design and constructional complications to realize the arc-free disconnection of two intact phase-electric installations when one phase is disconnected. A high current commutator arc reduces the durability and reliability of the executive body. This, as well as the use of transformers as primary transducers, og-. 5, the application of the described device in electrical installations with relatively low rated currents is limited. The purpose of the invention is to increase the reliability of the shutdown process by arc-free switching when disconnected. This goal is achieved by the fact that a device for protection of a three-phase electrical installation from two-phase operation in networks with an insulated neutral, containing 25 three primary current transducers connected to the power supply network and functionally connected to the pulse train control unit, is additionally equipped with three pulse transformers, primary current transducers are made in the form of synchronization units in each phase, and three two-input circuits are used as a control unit for a sequence of pulses An AND element and one three-input OR element, and the inputs of the first element I are connected via pulse transformers, the outputs of the first and third, the inputs of the second element I are the outputs of the first and second, the inputs of the third element I are the outputs of the second and third synchronization blocks, and the outputs of all elements AND are connected to the inputs of the element OR. FIG. 1 is a schematic diagram of the device; in fig. 2 - charts of currents in normal operation; in fig. 3 - diagrams of currents at break of one phase. The device contains three synchronizing blocks 1, 2 and 3, one in each phase of the controlled circuit. The outputs of the synchronizing units are connected to the primary windings 4, 5 and 6 of the pulse transformers 7, 8 and 9 and with the inputs of the elements 10, 11 and 12, respectively. On the second inputs of the elements 10, 11 and 12 are connected the secondary windings 13, 14 and 15 and the power transformers 9, 7 and 8, respectively. The outputs of the elements And 10, 1b. and 12 pod5 2Q 9 are connected to the gate of the element OR 16. The output of the element OR 16 is connected to the executive body, i.e. to a circuit breaker equipped with synchronization units 1, 2 and 3 (not shown). The device works as follows. When switched on with the help of an automatic switch, an unloaded electrical installation, flash signals do not appear at the outputs of the synchronization units 1, 2 and 3. This means that there are no signals at the inputs and outputs of the AND 10, 11 and 12 elements and the OR 16 element, and there is no prohibition on switching on. When the automatic switch-off is switched on, the synchronization blocks 1, 2 and 3 produce synchronization pulses directly in front of zero currents in each of the phases. These current pulses fall on the input elements And 10, 11 and 12, the flow around the primary windings 4, 5 and 6 of the pulse transformers 7, 8 and 9. The second inputs of the elements And 10, II and 12 receive current pulses from the secondary pulse pulse transformers 9, 7 and 8 respectively. In the non-emergency mode, the clock pulses from the outputs of the sync blocks 1, 2 and 3 are out of phase by the angle Jf / 6, therefore, none of the clock pulses are passed through one of the And 10, 11 and 12 elements. In this case, the signal at the element output OR 16 no, electrical disconnection does not occur. When an emergency mode occurs, i.e. the breakage of one of the phases, the currents in the two healthy phases become equal in magnitude and opposite in phase i after some time simultaneously reach zero. At this Moment, two pulsed signals appear simultaneously on two inputs of one of the elements AND 10, 11 or 12. The corresponding element AND passes a pulse signal to one of the inputs of the element OR 16, which, in turn, passes the signal to the control unit - automatic a switch which, at the command of this synchronizing pulse signal, shuts down the electrical installation synchronously, breaking the contacts at the moment of zero current flowing through these contacts. In FIG. Figure 3 shows the current diagrams for the case of phase failure with the synchronization unit 3. In power three-phase AC circuits, especially in high-current circuits, the use of arc-free synchronous switching is effective. For this purpose, single-pole circuit breakers in each phase supply synchronizing units, at the command of which separate phases disconnect the moments of zero current in each phase. Rejoicing at

этом перекос фаз существует кратковременно и никак не сказываетс на нагрузке. В то же врем синхронна коммутаци позвол ет избежать зрозни контактов, повышает надёжность и долговечность работы вьцслю тел . Преимуществом предлагаемого вл етс использоваюю с нх1Х)низнрующих блоков выключателей не только дл бездугового отключени ими номинальных токов и коротких замыканий, а также дл отключени злектроустановки при обрыве фазы. Предлагаемое устройство в этом случа не требует отдельных первичных измег пельшлх преобразователей. Использование этого устройства позволит ос)тцествл ть полный .комплекс бездугового отключени в трехфазных электроустановках (номинальных токов , коротких замыканий, защитного отклю чени при обрыве фазы).this phase distortion exists for a short time and does not affect the load in any way. At the same time, synchronous switching avoids the scandal of contacts, increases the reliability and durability of work for the bodies. The advantage of the proposed is to use with nx1X) switch-terminating blocks not only for their arc-free shutdown of rated currents and short circuits, but also for switching off the electrical installation in the event of a phase failure. The proposed device in this case does not require separate primary measurement of the transducers. The use of this device will allow the full integrity of the complex arc-free shutdown in three-phase electrical installations (nominal currents, short circuits, protective disconnection in the event of phase failure).

Claims

1. Author's certificate of the USSR W 470037, cl. H 02 H 7/08, 1972.

2. Author's certificate of the USSR N 640390, cl. H 02 H 7/08, 1977.

Ifff.f