Пристрій для струмового захисту електричної мережі

1. Устройство для токовой защиты элек трической сети, содержащее датчик тока, к выходу которого подключен выпрямитель, между выходными выводами которого и ис точника питания подключены параллельно включенные два регулируемых делителя на пряжения, первый и второй измерительные органы, соединенные последовательно с первым и вторым реагирующими органами соответственно, исполнительный орган, от л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительно введены последовательно соединенные тре тий измерительный и третий реагирующий органы, источник измерительного тока, три элемента выдержки времени, безынерцион ное звено, три элемента ИЛИ, генератор пе ременного тока, при этом первый элемент выдержки времени и безынерционный элемент входами подключены к первому и второму выводам второго делителя напряжения соответственно, вход второго элемента задержки времени и объединенные вход третьего и первый вывод генератора переменного тока подключены к второму выводу второго делителя напряжения и к первому выводу первого делителя напряжения, соответственно, второй вывод генератора переменн ого нап ряж ения и вх од треть его измерительного органа предназначены для подключения к фильтру присоединения, 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 питания, с общей шиной которого соединены третий вывод генератора переменного напряжения и вывод источника измерительного тока, второй вывод которого соединен с "землей". 2. Устройство по п. 1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что исполнительный орган подключен к источнику питания и выпрямителю через встречно-последовательно соединенные диоды. с > ел ел 00 о 15584 Изобретение относится к электротехниделители напряжения, выполненные на реке и может быть использовано в области зисторах, первый измерительный орган 5, релейной защиты электроустановок от авасоединенный с первым делителем напряжерийных режимов. ния элементом выдержки времени 6, безыУстройства дли токовой защиты от ава- 5 нерционным элементом 7 и элементом ИЛИ - 8. Датчик тока 1 через выпрямитель 2 нарийных режимов электрической сети известгружен номинальной нагрузкой 9. Выход изны. Одно из них [1] содержит датчики тока, мерительного органа 5 подключен к подключенные к выпрямителю, делители нареагирующему органу 10, который через пряжения из резисторов, измерительный орган, интегрирующее звено, исполнитель- 10 элемент ИЛИ 11 управляет исполнительным ный орган с элементом "Память". органом 12 Вход второго измерительного Недостатком указанного устройства яворгана 13 соединен с делителями напряжеляется низкое быстродействие, обусловленния 3 и 4 посредством элементами выдержное наличием однополупериодного ки времени 14 и 15 и элементом ИЛИ 16, а выпрямителя и интегрирующего звена, свя- 15 выход его подключен ко второму реагируюзывающего выпрямитель с измерительным щему органу 17, в свою очередь подключенорганом. ному ко входу элемента ИЛИ 11. Известно устройство, которое содержит Вход третьего измерительного органа датчик тока, к выходу которых подключен 18 посредством фильтра присоединения 19 выпрямитель, между выходными выводами 20 подключен к защищаемой сети. Выход измекоторого и источника питания подключены рительного органа 18 подключен к реагирупараллельно включенные два регулируемых ющему органу 20 и входу элемента ИЛИ 11. делителя напряжения, первый и второй изМежду "Землей" 21 и фильтром присоединемерительные органы, соединенные посления 19 включен источник измерительного довательно с первым и вторым 25 тока 22. реагирующими органами соответственно и Исполнительный орган 12 запитай поисполнительный орган [2]. средством встречно-последовательно соеУстройство осуществляет максимальдиненных диодов 23, 24 от выпрямителя 2 и ную токовую защиту с последующим блокиот источника питания 25. рованием коммутационного аппарата и 30 Кроме того между входом третьего измемногоступенчатую защиту электроустанорительного органа 18 и входом элемента вы- . вок от перегрузки с обратной токовремендержки времени 15 включен генератор ной характеристикой и широким переменного тока 26, периодически шунтидиапазоном регулирования (0,3-1,0) н. В то рующий указанные входы. же время устройство имеет отдельные недо- 35 Работает устройство следующим обрастатки, основные из которых заключаются в зом следующем. Регулирование каналов максиВ исходном состоянии перед подачей мальной токовой защиты и защиты от перенапряжения на сеть устройство осуществлягрузки осуществляется раздельно. При этом ет контроль изоляции защищаемого участка незначительное отклонение уставки защиты 40 сети. При этом между сетью и "Землей" 21 от длительной перегрузки приводит к больчерез фильтр присоединения 19 прикладышим погрешностям защиты от многократвается измерительное постоянное напряженых перегрузок. Максимальная токовая ние от источника 22. Измерительный ток, как защита осуществляется только по одному видно из схемы, протекает от источника 22 каналу, что не позволяет получить требуе- 45 через "Землю" 21, "Землю" 27, сопротивлемое высокое быстродействие. Устройство ние сети 28, сеть, фильтр присоединения 19, имеет раздельные выходы каналов защиты, вход измерительного органа 18, источник при помощи которых осуществляется управизмерительного тока 22. Вход измерительление коммутационными аппаратами и сигного органа 18 периодически шунтируется нализацией, что усложняет в целом монтаж 50 генератором переменного тока 26, в резульэлектрической схемы. тате чего часть измерительного тока ответвЗадачей изобретения является расшиляется мимо измерительного органа 18 рение функциональных возможностей пучерез генератор 26. Таким образом, измеритем контроля изоляции сети и повышения тельный орган 18, имея один фиксированбыстродействия. 55 ный порог измерения, фактически На чертеже приведена блок-схема устконтролирует два уровня сопротивления ройства. изоляции - предупредительный и аварийУстройство токовой защиты электриченый. В случае, когда сопротивление изоляской сети содержит датчики тока 1, выпряции сети 28 ниже аварийного значения, митель 2, первый 3 и второй 4 регулируемые величина измерительного тока достаточна 15584 для переключения реагирующего органа 20 независимо от работы генератора 26. При этом реагирующий орган 20 через элемент "ИЛИ" 11 включает исполнительный орган 12 и фиксированную сигнализацию, заблокировав при этом включение коммутационного аппарата. При величине сопротивления изоляции сети выше аварийного, однако ниже предупредительного значения, при котором необходимо информировать эксплуатационный персонал о его снижении, измерительный ток при дешунтированном входе измерительного органа 18 включит реагирующий орган 20 и его сигнализацию, однако после шунтирования генератором указанного входа, часть измерительного тока ответвляется в генератор и его недостаточно для включения реагирующего органа 20. Последний восстанавливается и блокирование исполнительного органа прекращается. Затем процесс повторяется с периодичностью частоты колебаний генератора переменного тока 26. Сигнализация при этом работает в прерывистом режиме, предупреждая персонал о снижении сопротивления изоляции сети и н е о б х о д им о с т и п р о в ед е н ия профилактических работ. Если сопротивление изоляции сети выше предупредительного значения, измерител ьн ог о т ок а н ед ос та точ но для срабатывания реагирующего органа 20, а соответственно и исполнительного органа 12, который позволяет включить основной коммутационный аппарат. После включения последнего подается напряжение на сеть, цепь измерительного органа 18 отключается от сети и устройство осуществляет непрерывный контроль и защиту сети от перегрузки и сверхтоков. Контроль осуществляется путем измерения фазных токов при помощи датчиков тока 1, которые выдают напряжение пропорциональное измененному току на выпрямитель 2. Выпрямленное напряжение подается на регулируемые делители напряжения 3 и 4 и через элементы 6, 7, 14, 15 на измерительные органы 5 и 13. Первый измерительный орган 5 осуществляет контроль сверхтоков в сеги, возникающих при коротких замыканиях, и связан с первым регулируемым делителем напряжения 3 двумя элементами, элементом выд ержки времени 6 и безынерционным элементом 7. Порог срабатывания первого токового канала определяется путем выбора величины напряжения с первого регулируемого делителя напряжения и подачи на измерител ьн ы й ор ган 5 че рез эл емен т выдержки времени 6 из условий непревыше ния его при номинальных условиях работы сети (пуск наиболее мощного электродвигателя при полностью загруженных остальных потребителях сети). В случае возникновения 5 короткого замыкания в сети аварийный ток, а соответственно и напряжение на делителе 3 превысит пороговое значение, в результате чего, после определенной выдержки времени, зад анной элементом выд ержки 10 времени 6, реагирующий орган 10 выдает сигнал на исполнительный орган 12 и включает элемент "Память", а также фиксированн ую с и г н ал и з а ц ию о в о зн и к н о в е н и и аварийной ситуации в сети. Из приведенной 15 схемы видно, что безынерционный элемент 7, связывающий первый делитель напряжения 3 с первым измерительным органом 5, передает пониженное напряжение (в 1,7-2 раза). Предусмотрено это для случаев, когда 20 величина аварийного тока значительно превышает пусковой ток электродвигателя, п соответственно и порог срабатывания защиты (более чем в 1,7-1 раза). Сигнал при этом с делителя напряжения 3 поступает на изме25 рительный орган 5 через безынерционный элемент 7, в результате чего устройство срабатывает мгновенно, без задержки по времени Первый делитель напряжения 3 связан 30 также элементом выдержки времени 1-ї со вторым измерительным органом 13 и реагирующим органом 17. Эгог измерительный канал предназначен для коні роля времени пуска электродвигателей. Известно, что при 35 пуске электродвигателя ток в защищаемой сети превышает в 6-7 раз номинальное зна чение в течение определенного времени (1-2 с). Параметры элемента выдержки времени 14 выбираются такими, чтобы сигнал, про40 порциомальныи пусковому току в течение 2-3 с не поступал на измерительный орган 18. При правильном пуске электродвигателя через 1-2 с он входит в номинальный режим сигнал на входе элемента выдержки йреме45 ни 14 снижаеіся и его недостаточно для переключения реагирующего Органа 17. При затянувшемся запуске электродвига теля пусковой ток не снижается и через 2-3 с реагирующий орган включит сигнализз50 цию и исполнительный орган 12. который отключит силовой коммутационным аппарат. Принятое решение позволит при по мощи одной регулировки, путем изменения плеч первого делителя нзпря55 жения, автоматически регулировать порог срабатывания устройства по трем элементам: 6,7,14, т.е. уставка срабатывания защиты от з а тя н у вш е г о с я пуска электродвигателя выбирается автоматически с уставкой защиты от сверхтоков 15584 Второй делитель напряжения 4 связан со вторым интегрирующим органом 18. Этот токовый канал предназначен для контроля длительной перегрузки защищаемой сети на 10-20% и более Порог срабатывания устройства при длительных перегрузках устанавливается регулируемым делителем напряжения 4 путем выбора и подачи входного сигнала на элемент выдержки времени 15, превышающего сигнал номинального режима нагрузки на 10-20%, Элемент выдержки времени 15 осуществляет задержку входного сигнала на время 3-5 мин, В случае длительной перегрузки защищаемой сети (более 3-5 мин) входной сигнал переключает реагирующий орган 17, который, в свою очередь, включает световую сигнализацию и исполнительный орган 12. Учитывая необходимость создания выдержки времени элементом 15 до 5 мин и более, выполнить указанное требование на пассивных элементах, с учетом стабильности параметров, практически невозможно без принятия дополнительных мероприятий. В то же время оказывается, что включение на входе элемента 15 генератора переменного тока 26 периодически шунтирующего его вход, позволяет многократно повысить постоянную времени интегрирующего звена, и тем самым, обеспечить выполнение предъявляемых требований при помощи пассивных элементов интегрирующего звена. Обеспечивается это тем, что входной сигнал при длительной перегрузке сети является непрерывным, однако на вход 8 указанного звена поступают его отдельные импульсы, амплитуда которых равна амплитуде входного сигнала, а остальная часть входного сигнала шунтируется генератором 5 26. Указанный генератор переменного тока (преимущественно генератор прямоугольных колебаний), выполняет две функции: в одном случае стабилизирует работу и увеличивает постоянную времени элемента 15, а 10 в другом - создает возможность контролировать два уровня сигнала одним измерительным органом устройства предварительного контроля изоляции сети. Все реагирующие органы (10,17,20) воз15 действуют через элемент ИЛИ-11 на исполнительный орган 12, который, в свою очередь управляет силовым коммутационным аппаратом, питающим защищаемую сеть. Исполнительный орган 12 запитан по20 средством встречно-параллельно соединенных диодов 23 и 24 от выпрямителя 2 и от источника питания 25. Это решение предусматривает резервирование питания, повышая тем самым надежность работы 25 устройства особенно в наиболее тяжелом аварийном режиме короткого замыкания сети. Таким образом, устройство позволяет осуществить защиту сети от основных воз30 можных аварийных режимов - коротких замыканий, затянувшегося запуска электродвигателя, длительных перегрузок сети на 10% и более, блокирование подачи напряжения на сеть с поврежденной изоля35 цией. 15584 Упорядник Замовлення 4191 Техред М.Моргентал Коректор О.Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП. Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101