Устройство для регистрации тока в высоковольтном оборудовании при коротких замыканиях

 

УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕГИСТРАЦИИ ТОКА Б ВЫСОКОВОЛЬТНОМ ОБОРУДОВАНИИ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ, содержащее четыре тиристора, между управляющим электродом и анодом каждого из которых включен магнитоуправляег-1ый электрический контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым выводом трансформатора тока, аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, к катоду первого тиристора подключен один вывод первого счетчика импульсов, к катодам второго, третьего и .четвертого тиристоров подключены эмиттеры перво .го, второго и третьего транзисторов соответственно, коллекторы первого, второго и третьего транзисторов. соединены соответственно с одними из выводов второго, третьего и четвертого счетчиков импульсов, другие выводы которых и вывод первого счетчика объединень, при этом отрицательный полюс-источника питания подключен к первому выводу ключевого элемента, другой вьгоод которого подключен через пусковой магнитоуправляемый электрический контакт к положительному полюсу источника питания, о т личающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введеш 1 согласунщий элемент, первый вывод которого череэ выпрямитель подключен к первому вьюоду дифференциатора, второй вывод которого подключен к первому выводу усилителя-ограничителя, второй вывод СО которого соединен с объединенньми выводами счетчиков, третий вывод дифференциатора, третий вывод усилителя-ограничителя и третий вывод прерывателя подключены к третьему выводу ключевого элемента, а четвертый вывод усилителя-ограничителя и ел четвертый вывод дифференциатора подключены к плюсовому полюсу источOi ника питания, причем второй вывод о соленоида связан с вторым выводом Од согласующего элемента, третий вывод которого подключен к второму выводу трансформатора тока, базы первого, второго и третьего транзисторов подключены к катодам первого, второго и третьего диодов соответственно , при этом аноды каждого из упомянутых диодов подключены соответственно к катодам первого, второго rt третьего тиристоров.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 (51) Н 02 Н 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ (21) 3590570/24-21 (22) 12.05.83 (46) 23,05,85, Бюл. ¹ 19 (72) В.H.Áoðýîâ, В.Ф.Комнатный, А.А.Кузьмин и В.Д.Юренков (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и

Всесоюзный ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт источников тока (53) 621.316.925(088.8) (56) I.Ïàòåíò США № 3775675, кл. G 01 R 19/16, опублик, 1976.

2,Авторское свидетельство СССР № 928498, хл. Н 02 Н 3/08, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ТОКА В ВЫСОКОВОЛЬТНОМ ОБОРУДОВАНИИ

ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ, содержащее четыре тиристора, между управляющим электродом и анодом каждого из которых включен магнитоупранляемый электрический контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым выводом трансформатора тоха, аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, к катоду первого тиристора подключен один вывод первого счетчика импульсов, к катодам второго, третьего и четвертого тиристоров подключены эмиттеры первого, второго и третьего транзисторов соответственно, коллекторы первого, второго и третьего транзисторов. соединены соответственно с одними из выводов второго, третьего и четÄÄ SUÄÄ1157606 вертого счетчиков импульсов, другие выводы которых и вывод первого счетчика объединены, при этом отрицательный полюс;источника питания подключен к первому выводу ключевого элемента, другой вывод которого подключен через пусковой магнитоуправляемый электрический контакт к положительному полюсу источника питания, о т— л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены согласующий элемент, первый вывод которого через выпрямитель подключен к первому выводу дифференциатора, второй вывод которого подключен к первому выводу усилителя-ограничителя, второй вывод которого соединен с объединенными выводами счетчиков, третий вывод дифференциатора, третий вывод усилителя-ограничителя и третий вывод прерывателя подключены к третьему выводу ключевого элемента, а четвертый вывод усилителя-ограничителя и четвертый вывод дифферекциатора подключены к плюсовому полюсу источника питания, причем второй вывод соленоида связан с вторым выводом согласующего элемента, третий вывод которого подключен к второму выводу трансформатора тока, базы первого, второго и третьего транзисторов подключены к катодам первого,:второго и третьего диодов соответственно, при этом аноды каждого из упомя" нутых диодов подключены соответственно к катодам первого, второго и третьего тиристоров.

I !157606

Изобретение относится к электро. технике и предназначено для регистрации тока силовых трансформаторов или другого высоковольтного оборудования при внешних коротких замыканиях.

Известны устройства, регистрирующие количество превышений контролируемым током установленного уровня, а также количество превышений дли- 10 тельностью протекания сверхтока перегрузки установленного интервала времени. Укаэанная характеристика относится к контрольным приборам для силового трансформатора фирмы t5

"Вестингауз" (1 q .

Недостаток устройств — низкая точность.

Наиболее близким техническим решением является устройство для регист- 20 рации тока в высоковольтном оборудовании при коротких замыканиях, содержащее, четыре тиристора, между управляющим электродом и анодом каждого из которых включен магнитоуправ-25 ляемый электрический контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым выводом трансорфматора тока, аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, к катоду первого тиристора подключен один вывод первого счетчика импульсов, к катодам ,второго, третьего и четвертого тиристоров подключены.эмиттеры первого, второго, третьего транзисторов сост35 ветствеино, коллектор первого, вто рого и третьего транзисторов соединен с одним иэ выводов второго, третьего и четвертого счетчиков им40 пульсов соответственно, другие выводы которых и вывод первого счетчика объединены, при этом отрицательный полюс источника питания подключен к первому выводу ключевого элемента, 45 другой вывод которого подключен через пусковой магнитоуправляемый электрический контакт к положительному полюсу источника питания (2)Ä

Известное устройство имеет низкую

50 точность.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации то- 55 ка в высоковольтном оборудованИи при коротким замыканиях, содержащее четыре тиристора, между управляющим электродом и анодом каждого иэ которых включен магнитоуправляемый электрическ пЪ контакт, соленоид, первый вывод которого соединен с первым выводом трансформатора тока, аноды тиристоров объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, к катоду первого тиристора подключен один вывод первого счетчика импульсов, к катодам второго, третьего и четвертого тиристоров подключены эмиттеры первого, второго и третье. го транзисторов соответственно, коллекторы первого, второго и третьего транзисторов соединены с одними из выводов второго, третьего и четвертого счетчиков импульсов соответственно, другие выводы которых и вывод первого счетчика объединены, при этом отрицательный полюс источника питания подключен к первому выводу ключевого элемента, другой вывод которого подключен через пусковой магнитоуправляемый электрический контакт к положительному полюсу источника питания,в него введенысогласующий элемент, первый вывод которого через выпрямитель подключен к первому выводудифференциатора, второй вывод которого подключен к первому выводу усилителя-ограничителя, второй вывод которого соединен с объединенными выводами счетчиков, третий вывод дифференциатора, третий вывод усилителя-ограничителя и третий вывод прерывателя подключены и третьему выводу ключевого элемента, а четвертый вывод усилителя-ограничители и четвертый вывод дифференциатора подключены к плюсовому полюсу источника питания, причем второй вывод соленоида связан с вторым выводом согласующего элемента, третий вывод которого подключен к второму выводу трансформатора тока, базы первого, второго и третьего транзисторов подключены к катодам первого, второго и третьего диодов соответственно, при этом аноды каждого из упомянутых дио дов подключены соответственно к катодам первого, второго и третьего тиристоров.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трансформатор 1 тока контролируемого присоединения1 соленоид 2, тиристоры 3 измерительных цепей, магнитоуправляемые электрические контакты 4, счет3 11576 чики 5 импульсов, транзисторы 6, клю- чевой элемент 7, источник 8 питания, пусковой магнитоуправляемыи электрический контакт 9„ прерыватель 10, согласующий элемент 11 и формирователь 12 импульсов, состоящий иэ выпрямителя 13, дифференциатора 14 и усилителя-ограничителя 15 диодов.

Дифференциатор 14 и усилитель-ограничитель 15 выполнены с использовани- 10 ем усилителей.

Прерыватель 10 может быть выпол, нен в виде транзисторногб ключа либо электромагнитного реле.

Устройство имеет несколько измерительных цепей,с различными токовыми уставками, каждая иэ которых состоит из тиристора 3, между управляющим электродом и анодом которого включен магнитоупранляемый электрический контакт 4, помещенный в магнитное поле соленоида 2, соединенного последовательно с вторичной обмоткой трансформатора 1 тока присоединения, аноды тиристоров 3 объединены и подключены к положительному полюсу источinuca 8 питания, к катоду тиристора

3 измерительной цепи с наибольшей

30 токовой устанкой подключен счетчик

5 импульсов, а к катодам тиристорон

3 остальныхизмерительных цепей счетчика 5 подключены через транзистор

6, базы которых через диод 16 соединены с катодом тиристора 3 смежной 5 измерительной цепи с большой токовой уставкой, вторые выводы счетчиков 5 измерительных цепей объединены и через прерыватель 10 и ключевой элемент 7 подключены к отрицательному полюсу источника 8 питания. Ключевой элемент 7 выполнен с задержкой на возврат и его управляющий вход подключен к источнику 8 питания через пусковой магнитоупранляемый электрический контакт 9, помещенный в магнитное поле соленоида 2, согласующий элемент 11, выполненный в виде шунта (или трансформатора тока ), и включен последовательно с соленоидом 2. Формиронатель 12 импульсов, синхронизированных с амплитудами контролируемого тока, состоит из последовательно соединенных выпрямителя 13, диф.ференциатора 14 и усилителя-ограничителя 15. Выход согласующего элемента 11 соединен с входом формирователя импульсов, вход питания которого

06 4 через ключевой элемент 7 подклю жч к источнику 8.

Устройство работает следующим образом.

В HoMIHIQJIbHoM режиме работы контролируемого присоединения пусконой

9 и измерительные 4 магнитоуправляемые контакты разомкнуты, а ключевым элел|ентом 7 источник 8 питания отключен от схемы устройства.

При возникновении внешнего короткого замыкания резко возрастает значение тока во вторичной обмотке трансформатора 1 тока контролируемого присоединения и, следовательно, возрастет ток . в цепи соленоида 2.

Напряженность магнитного поля соленоида 2 оказывается достаточнь|й для срабатывания пускового 9 и одного или нескольких измерительных 4 магнитоуправляемых контактов. Срабатывание магнитоуправляемых контактов происходит на восходящей ветви в каждом полупериоде тока короткого замыкания в последовательности, определяемой их токовыми устанками срабатывания. Размыкаются контакты йа спадающих ветвях полупериодов тока, Срабатывание пускового магнитоуправляемого .контакта 9, имеющего наименьшую уставку срабатывания, опережает замыкание измерительных контактов 4.

Первое срабатывание пускового контакта 9, включенного в цепь управления ключевого элемента 7, приведет к срабатыванию ключевого элемента 7, который подклю шт источник 8 питанич к нходу питания формирователя

12 импульсон. Задержка на нозврат, имеющаяся в ключевом элементе 7, обеспечивает постоянное подключение им источника 8 питания к питающему входу формирователя 12 импульсов на все время короткого замыкания при срабатываниях пускового магнитоуправляемого контакта 9 с частотой контролируемого тока.

К измерительным цепям устройства источник 8 питания подключается, прерынателел 10, срабатывающим от управляющих импульсов формирователя 12, который и свою очередь управляется контролируемым током посредством согласующего элемента 11, включенного в цепь контролируемого тока.

При коротком замыкании напряжение, снимаемое с выхода согласующего элемента ll, по фазе и форме совпадаю1157606 щее с контролируемым током, подводится к входу выпрямителя !3. С выхода выпрямителя 13 напряжение подводится на вход дифференциатора 14, на выходе которого сигналы принимают вид 5 разнополярных импульсов, переходы через нулевые значения которых совпадают с максимумами и нулями тока короткого замыкания, С выхода дифференциатора 14 напряжение подводится 1О на вход усилителя-ограничителя 15, на выходе которого напряжение имеет вид однополярных прямоугольных импульсов.

Выход усилителя-ограничителя является выходом формирователя 12 импуль- 15 сов, Передние фронты полученных на выходе формирователя прямоугольных импульсов совпадают с амплитудами тока короткого замыкания, а задние фронты совпадают с моментами пере- 3) хода тока через нуль. Прямоугольные импульсы, синхрош зированные с амплитудами и нулями тока короткого замыкания, получаемые на выходе формирователя 12 импульсов управляют пре- 25 рывателем 10. Срабатывание лрерынателя 10 от управляющих импульсов формирователя 12 обеспечивает импульсное питание измерительных цепей устройства, синхронизированное с амплитуда"зв ми контролируемого тока. В первом полупериоде короткого замыкания при достижении током наибольшего мгновенного значения к измерительным цепям прерывателем 10 подключается источ35 ник 8 питания.

При этом откроются тиристоры 3 тех измерительных цепей, у которых к моменту подключения источника 8 питания окажутся замкнутые измерительные магнитоуправляемые электрические контакты 4. Транзисторный ключ 6 откроется только o o HoA H3hfepHTeJlbHQA цепи, с наибольшей уставкой срабатывания из числа измерительных цепей с открывшимися тирнсторами, так как к базам и эмиттерам остальных транзисторных ключей 6 подведены равные потенциалы. 50

Открывшийся транзисторный ключ 6 замкнет цепь питания для счетчика S измерительной цепи с наибольшей уставкой срабатывания из числа сработанших измерительных цепей устройства и счетчик 5 сработает.

Сработавший счетчик измерительной цепи регистрирует результат дискретной оценки амплитудного значения первого полупериода тока короткого замыкания, Уровень амплитуды тока определяется по известной уставке сработавшей измерительной цепи. На спадающей ветви тока полупериода магнитоуправляемые электрические контакты 9 и 4 разомкнутся,, а при переходе тока

Ъ через нулевые значения прерывателем

10 источник 8 питания отключится от измерительных цепей. Однако, выход ключевого элемента 7, из-эа имеющейся задержки на возврат, останется в замкнутом состоянии, продолжая обеспечивать питанием формирователь 12 импульсов, хотя пусковой контакт 9 кратковременно (до наступления второго полупериода тока1 оказывается разомкнутым. С отключением измерительных цепей от источника 8 питания ранее открывшиеся тиристоры 3 нескольких измерительных цепей закроются, и измерительные цепи устройства возвращаются в исходное состояние. Дискретная оценка и регистрация значений амплитуд последующих полупериодов короткого замыкания производится в последовательности, приведенной для первой полуволны короткого замыкания. После отключения внешнего короткого замыкания значение контролируемого тока снизится до уровня номинального тока нагрузки, при этом разомкнутся измерительные 4 и пусковой магнитоуправляемый электрические контакты 9, в обесточенных измерительных цепях закроются тиристоры 3, закроются транзисторные ключи 6 и измерительные цепи устройства вернутся в исходное состояние.

Останется подключенным к схеме лишь источник 8 питания на короткое время, обусловленное временем задержки на возврат ключевого элемента 7. По истечении.времени задержки на возврат ключевым элементом 7 отключится от схемы источник 8 питания и устройство вернется в исходное состояние.

Число срабатываний счетчика импульсов измерительной цепи устройства, считываемое с его цифрового табло

У соответствует количеству полупериодов тока короткого замыкания, прошедшего по токоведущим частям контролируемого оборудования с амплитудой ранной или превышающей уставку срабатывания этой измерительной цепи ° Длительность

1157606

Составитель А.Гришин

Техред М.Надь, Корректор: М. Демчик

Редактор Р. Цицика

Заказ 3385/50 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",r.ужгород,ул.Проектная,4 протекания тока короткого замыкания на соответствующем уровне тока определяется умножением числа срабатываний счетчика.

У

Таким образом, повышение точности измерения достигнуто путем учета быстро затухающей аппериодической сос. тавляющей тока короткого замыкания.