Трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий

 

1. ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР С ЗА1ЦИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включения и отключения, обмотки про .межуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения - с шинами управления , второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкаюрдие контакты реле тока-, которые включены параллельно - с шиной источника питания , замыкающий контакт исполнительного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключения одного из силовых выключателей и шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повьпнения надежности, в него введены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствуюпр1М фазам сети, а вторичные обмотки - к управляющем входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтиро (Л ваны замыкающими контактами промежуточного реле, а замыкаюиц-1е контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключения второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питания. 2. Коммутатор по п.1, отлиьо чающийся тем, что каждый о канап зацр-1ты выполнен на первом и N(ik втором транзисторах, тиристоре, 1чЭ диодном мосте, стабт титроне, трех диодах, кнопке управления, двух конденсаторах и шести резисторах,при этом входы диодного моста соединены с управляющими входами канала защиты , первьй выход диодного моста сое динен с эмиттерами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабилитрона, второй выход через первьй резистор - с базой первого транзистора, через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„5U„„1120420

З аи Н 01 Н 33/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 35 31481 /18-2 1 (22) 03.01.83 (46) 23. 10.84. Бюп. 1 39 (72) Э. И. Цискаришвили, Л. А. Майсурадзе, Ю.Д. Габричидзе, В.Ю. Войцкулянис, Т.В. Горгадзе и Д.П. Сонгулашвили (71) Грузинский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.И. Ленина и Тбилисское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектно-изыскательского и научно-исследовательского института 1 Гидропроект" им. С.Я. Жука (53) 621.316.9 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 746930, кл. Н 03 К 17/56, !978.

2. Защита силового трансформатора.

Полные схемы агрегата. Чертеж

11 4297-26-2806А. Минэнерго СССР (гидропроект), Тбилиси, ЭТО, 1976 (прототип). (54)(57) 1 ° ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР

С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включения и отключения, обмотки про.межуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения — с шинами управления, второй вывод обмотки промежутбчного реле через замыкающие контакты реле тока,, которые включены параллельно — с шиной источника питания, замыкающий контакт исполнитепьного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключения одного из силовых выключателей и шиной источника питания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второй H третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствующим фазам сети, а вторичные обмотки — к управляющим входам каналов заи!иты, контрольные входы которых зашунтированы замыкающими контактами промежуточного реле, а замыкающие контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключения второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питания.

2. Коммутатор по п.1, о т л ич а ю щ и и я тем, что каждый канал защиты выполнен на первом и втором транзисторах, тиристоре, диодном мосте, стабилитроне, трех диодах, кнопке управления, двух конденсаторах и шести резисторах,при этом входы диодного моста соединены с управляющими входами канала защиты, первый выход диодного моста соединен с эмиттерами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабилитрона, второй выход через первый резистор — с базой пер. вого транзистора, через первый диод и второй резистор — с базой второго транзистора, через третий резистор

/ 11 и второй диод - с вторыми выводами первого конденсатора и стабилитрона и с первыми выводами кнопки управления, четвертого резистора, второго конденсатора, с первым контрольным входом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки управления, через пятый резистор — с коллектором первого транзистора и управляющим электродом тиристора, через третий

20420 диод — с точкой соединения первого диода и второго резистора, первый выходной электрод тиристора соединен с второй выходной шиной, вторыми выводами четвертого резистора и второго конденсатора, а второй выходной электрбд- с коллектором второго транзистора, эммитер которого через шестой резистор подключен к коллектору первого транзистора.

Изобретение относится к средствам автоматики и релейной защиты в системах электроснабжения и может быть использовано, в частности, в качестве коммутатора силовых электрических целей переменного тока.

Известен трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий канал защиты и в каждой фазе силовой выключатель и датчик 10 тока С13.

Недостатком данного коммутатора являются ограниченные энергетические возможности.

Известен также трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в халдой фазе силовой щ выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электро- 2S магнитов включения и отключения,обмотки промежуточного реле соедине« ны с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения— с шинами управления, второй вывод ЗО обмотки промежуточного реле через замыкающие контакты реле тока, которые включены параллельно, - с шиной источника питания, замыкающий контакт исполнительного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключения одного иэ силовых выключателей и шиной источника питания. Коммутатор обеспе2 чивает коммутацию высоковольтных электрических цепей (до 500 кВ) и защиту от коротких замыканий в цепи нагрузки с помощью релейной схемы канала защиты (2).

Недостатком известного устройства является быстрый износ контактов силового выключателя из-за электрической дуги, возникающей между контактами при раэмыкании, что приводит к снижению надежности работы коммутатора.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включения и отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов вклочения и отключения, обмотки промежуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения — с шинами управления, второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкающие контакты. реле тока, которые включены параллельно, — с шиной источника питания, замыкающий контакт исполнительного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключения одного из силовьм выключателей и шиной источника питания, вве3 1120420 4 дены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствующим фазам сети, а вторичные обмотки - к управляющим входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтированы замыкающими контактами промежуточного реле, а замыкающие контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключения второй и 15 третьей фаз соответственно и шиной источника питания.

Кроме того, каждый канал защиты выполнен на первом и втором транзис« торах, тиристоре, диодном мосте, стабилитроне, трех диодах, кнопке управления, двух конденсаторах и шести резисторах, при этом входы диодного моста соединены с управляющими входами канала защиты, первый выход диодного моста соединен с эмиттерами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабилитрона, второй выход через первый резистор - с базой первого транзистора, через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор и второй диод - с вторыья выводами первого конденсатора и стабилитрона и с первыми выводами кнопки управления, четвертого резистора, второго конденсатора, с первым контрольным входом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым

40 выводом кнопки управления, через пятый резистор — с коллектором первого транзистора и управляющим электродом тиристора, через третий диод — с точкой соединения первого диода и

45 второго резистора, первый выходной электрод тиристора соединен с второй выходной шиной, вторыми выводами четвертого резистора и второго конденсатора, а второй выходной электрод— с коллектором второго транзистора, эмиттер которого через шестой резистор подключен к коллектору первого транзистора.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого трехфазного коммутатора с защитой от коротких замыканий.

Устройство содержит в каждой фазе А, В и С силовой выключатель 1, катушки 2 и 3 электромагнитов включения и отключения соответственно, датчик 4 тока в виде трансформатора тока, реле 5, канал 6 защиты, исполнительное реле 7.

Общими элементами для всех фаз

/ являются промежуточное реле 8, трехфазный трансформатор 9, шина источника 10 питания, силовой трансформатор 11.

Каждый канал 6 защиты содержитпервый 12 и второй 13 транзисторы, тиристор 14, диодный мост 15, стабилнтрон 16, первый 17,второй 18 и третий 19 диоды, кнопку 20 управления, первый 21 и второй 22 конденсаторы, первый 23, второй 24,третий 25, четвертый 26, пятый 27 и шестой 28 резисторы.

Первые выводы катушек 2 и 3 электромагнитов включения и отключения снловьм выключателей 1, первый вывод обмотки промежуточного реле 8 подключены к общей шине. Вторые выводы катушек 2 электромагнитов включения соединены с шинами управления. Выходы датчиков 4 тока подключены к обмоткам реле 5 тока, замыкающие контакты 5.1 которых включены параллельно между шиной источника 10 питания и вторым выводом промежуточного реле 8, замыкающие контакты

8. 1-8.3 которого подключены параллельно контрольным входам соответствующих каналов 6 защиты. Обмотки исполнительных реле 7 подключены к выходным шинам каналов защиты, а их замыкающие контакты 7.1 — между соответствующими вторыми выводами катушек 3 электромагнитов отключения и шиной источника 10 питания.

Первичные обмотки трехфазного трансформатора 9 подключены к соответствующим фазам сети, а его вторичные обмотки — к управляющим входам каналов 6 защиты.

В каждом канале 6 защиты входы диодного моста 15 подключены к управляющим входам, первый выход моста 15 соединен с эмиттерами транзисторов 12 и 13 и первыми выводами первого конденсатора 21 и .стабипитрона 16, второй выход моста 15через первый резистор 23 с базой первого транзистора 12, через первый диод 17 и второй резистор 24 - с базой второго транзистора 13, через

0 6 ты. На управляющий электрод тиристора 14 через резистор 27 и на базу транзистора 13 через диод 19 и резистор 24 поступает отпирающее напряжение.

Однако тиристор 14 открывается только в момент нулевого значения пульсирующего напряжения, когда транзистор 12 закрывается. После отпирания тиристора 14 на обмотку исполнительного реле 7 подается питающее напряжение. При помощи конденсатора 22 и резистора 26 осуществляется задержка времени срабатывания реле до следующего нулевого значения пульсирующего напряжения.

После срабатывания реле контакт

7.1 замыкается и на катушку 3 электромагнита отключения фазы А подается напряжение от шины источника 10 питания. Контакт силового выключателя 1 фазы А размыкается, и его состояние фиксируется защелкой катушки 3 электромагнита отключения.

Таким образом, размыкание контакта силового выключателя 1 происходит практически через несколько периодов сетевого напряжения (из-за инерционности механических элементов), но точно в момент прохождения фазного напряжения через нулевое значение.

Аналогично размыкаются .контакты силовых выключателей 1 фаэ В и С с той лишь разницей, что их размыкание происходит в моменты перехода через нулевые значения напряжений фаэ В и С соответственно, что обеспечивается фазовым сдвигом управляющих напряжений, снимаемых с соответствующих вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9, на управляющие входы каналов 6 защиты фаз В и С.

Кнопка 20 управления в каналах 6 защиты служит для ручного отключения силового выключателя 1 с целью устранения причин короткого замыкания в сети. При ее включении устройство работает как и при замыкании контактов промежуточного реле 8. При размыкании кнопки 20 транзистор 13 остается открыться до нулевого значения пульсирующего напряжения, после чего тиристор 14 запирается. Исполнительное реле 7 обесточивается, его контакт 7.1 размыкается, снимая сигнал с катушки 3 электромагнита от5 112042 третий резистор 25 и второй диод 18 с вторыми выводами первого конденсатора 21 и стабилитрона 16, первыми выводами кнопки 20 управления, четвертого резистора 26, второго конден- 5 сатора 22, первым контрольным входом и первой выходной шиной. Второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки 20 управления, через пятый резистор 27 — с коллектором пер- 10 вого транзистора 12 и управляющим электродом тиристора 14, через третий диод 19 — с точкой соединения первого диода 17 и второго резисто- ра 24. Анод тиристора соединен с второй выходной шиной и вторыми выводами четвертого резистора 26 и второго конденсатора 22, а катод - с коллектором второго транзистора 13, эмиттер которого через шестой резистор 28 подключен к коллектору первого транзистора 12.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала 25 на катушки 2 электромагнитов включения контакты силового выключателя 1 замыкаются. Высокое напряжение с силового трансформатора 11 поступает в трехфазную силовую электросеть

АВС. При отсутствии коротких замыканий в фазах электросети обмотки реле 5 тока, промежуточного реле 8 и исполнительного реле 7 обесточены и их контакты разомкнуты. На входы

35 диодного моста 15 соответствующего канала 6 защиты, например, фазы А поступает переменное напряжение синусоидальной формы с одной иэ обмоток трехфазного трансформатора 9.

Транзисторы 12 и 13 запираются в моменты нулевого значения пульсирующего напряжения, поступающего с выхода диодного моста 15. Поскольку разомкнуты контакты 8.1-8 ° 3 реле и кнопка 20 управления, ток в управляющий электрод тиристора 14 не поступает, и тиристор заперт, что обес. печивает его выключенное состояние.

В случае возникновения короткого

50 замыкания в одной иэ фаз, например в фазе А, на общую шину увеличивается ток на соответствующем датчике 4 тока, срабатывает реле 5 тока, связанное с данным датчиком тока, замыкаются контакты 5.1,включается проме5S жуточное реле 8, замыкаются контакты

8. 1-8.3, шунтируются накоротко контрольные входы всех каналов 6 защи1120420

Составитель И. Форафонтов

Техред С,Мигунова Корректор О. Билак

« ««« ° «ЮЗ ««

Редактор С. Саенко

Заказ 7752/41

Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва,-Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

7 ключения. Кнопки 20 каналов 6 защиты управляются общей системой.

Стабилитрон 16 и конденсатор 21 обеспечивают стабилизацию и сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения, итакщего канал 6 защиты, что повышает точность срабатывания исполнительных реле 7 и, соответственно, точность выключения контактов силовых выключателей 1., 10

При коротких замыканиях и пере. грузках по току в 4 азах В и С я между любыми @азами устройство работает аналогично.

Использование изобретения по сравнению с известным устройством позволяет повысить надежность работы эа счет предотвращения электрической дуги, вызывающей износ контактов силового выключателя, срок службы силового выключателя примерно в

20 раз и уменьшить помехи при коммутации.

Изобретение планируется использовать при защите силового транс4юрматора, работающего при напряжении до 500 кВ и токе 2 кА в энергосистемах.