Устройство для автоматического включения последовательных коммутационных аппаратов высоковольтной линии одностороннего питания

 

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для организАции автоматического восстановления электроснабжения на шахтах, опасных по газу и пыли, при отсутствии селективной максимально-токовой защиты при коротком замыкании на одном из отходящих присоединений. Цель - расширение области применения и снижение стоимости устройства. При подаче напряжения на коммутаци to Ч Kj to sj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Н 02 Н 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 I ) 3845937/24-07 (22) 18. 01 . 85 (46) 15.12.86. Бюл. У 46 (71) Государственный проектно — KoHструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промьппленности "Гипроуглеавтоматизация" (72) А.И. Волков, А.А. Берзиньш, И.Ш. Шиманович и А.Е. Бернштейн (53) 621.316.925(OS8.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 989647, кл. Н 02 Н 3/00, l981.

Авторское свидетельство СССР

1 1150688, кл. Н 02 Н 3/06, 1983.

„„SU„„1277277 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ВКЛЮЧЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ

ЛИНИИ ОДНОСТОРОННЕГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к области горного дела и предназначено для организации автоматического восстановления электроснабжения на шахтах, опасных по газу и пыли, при отсутствии селективной максимально-токовой защиты при коротком замыкании на одном иэ отходящих присоединений.

Цель — расширение области применения и снюкение стоимости устройства.

При подаче напряжения на коммутацн"

1277277 т светодиода оптрона 31 в устройстве автоонные аппараты (KA) 2 и 3 срабатываю блоки минимальной защиты по напряжению 10 и заряжаются конденсаторы (К) 27. При возникновении к.э. КА

I, 2 и 3 отключаются от релейной за- щиты и К 27 разряжается через обмотки реле 12. Напряжение на питающем вводе 41 сохраняется. При этом блок минимальной защиты по напряжению КА

1 не отключается, образуя цепь разрешения включения КА 1, После включения КА 1 напряжение будет подано на KA 2 и КА 3 по цепям, аналогичным цепям разрешения включения KA 1. В устройстве КА 3 блок 10 сработает,но цепь матического включения КА 3 будет разорвана, реле памяти максимальной токовой защиты 13 не переключится, запрещая дистанционное включение КА

3. Начинается заряд К 27 до напряжения отпирания однопереходного тран-. зистора 39. Реле блокировки дистанционного управления 7 переключится в новое устойчивое состояние. При этом цепь разрешения включения КА 3 исключается из цикла автоматического восстановления электроснабжения при повторных к.з. 2 ил, 1

Изобретение относится к горному делу и предназначено для организации автоматического восстановления электроснабжения на шахтах, опасных по газу и пыли, при отсутствии селективной максимально-токовой защиты при коротком замыкании на одном из отходящих присоединений.

Целью является расширение области . применения и снижение стоимости уст- 10 ройства автоматического включения последовательных коммутационных аппаратов высоковольтной линии одностороннего питания.

t5

На фиг. 1 представлена схема последовательного соединения коммутационных аппаратов и принципиальная электрическая схема устройства для автоматического включения последова†2О тельных коммутационных аппаратов высоковольтной линии одностороннего питания; на фиг. 2 — схема соединения коммутационных аппаратов при наличии на шахте двух вводов питания. 25

Схема (фиг. 1) содержит коммутационные аппараты 1, 2 и 3 с устройствами для автоматического включения последовательных коммутационных аппаратов 4 высоковольтной линии одно- щ стороннего питания, которые содержат датчик 5 максимально токовой защиты с замыкающим контактом 6, реле 7 блокировки дистанционного управления с замыкающим контактом 8, раэмыкающим контактом 9, блок 10 минимальной

1 защиты по напряжению с первым 11 и вторым 12 раэмыкающими контактами, реле 13 памяти максимально токовой защиты с замыкающими первым 14 и вто-. рым 15 и размыкающими первым 16 и вторым 17 контактами, клеммы 18, 19 цепи разрешения включения коммутационного аппарата, ближайшего к питающему вводу, и являющиеся входом устройства, клеммы 20 и 21 цепи разрешения включения собственного коммутационного аппарата, которые являются выходом устройства автоматического включения, первый 22 и второй 23 диоды, резисторы первый 24, второй

25 и третий 26, конденсатор 27, шины питания 28 и 29, кнопку 30 ручной деблокировки, оптроны первый 31 и второй 32, реле времени 33 с первым входом 34 и вторым входом 35 и выходными клеммами 36 и 37. Реле времени

33 содержит конденсатор 38, однопереходный транзистор 39, резистор

40. Коммутационные аппараты 1, 2 и 3 соединены последовательно между собой высоковольтной линией одностороннего питания с питающим вводом

41.. Кроме того, устройство содержит общий для всех коммутационных аппаратов источник 42 переменного напряжения с выходными клеммами 43 и 44.

Схема соединений коммутационных аппаратов при наличии двух вводов питания (фиг. 2) содержит, кроме коммутационных аппаратов 1, 2 и 3, секционный аппарат 45, коммутацион1277277 ные аппараты 46, 47 и 48, второй источник переменного напряжения 49 с клеммами 50 и 51, второй питающий ввод 52, а коммутационные. аппараты

1 и 46 содержат, кроме того, по два раэмыкающих контакта 53 и 54 блока

10 минимальной защиты по напряжению устройства для автоматического включения.

Резистор 24 предназначен для or1О раничения тока заряда конденсатора

27. Диод 22 предотвращает разряд конденсатора 27 при снятии с коммутационного аппарата напряжения. Размыкающие контакты 53 и 54 блока 10 минимальной защиты по напряжению предназначены для органиэации автоматического восстановления электроснабжения при наличии двух вводов питания на подстанции. Данные элементы необязательны для обеспечения работоспособности устройства и являются сервисными. В качестве реле 13 памяти максимальной токовой защиты и реле 7 блокировки дистанционного

25 управления можно использовать, например, реле типа ДП-12 с магнитной фиксацией якоря.

Устройство работает следующим образом. 30

При включении коммутационного аппарата 1 замыкаются его силовые контакты, подавая высокое напряжение на коммутационный аппарат 2. При его включении диспетчером через аппара- д туру телемеханики или с помощью кнопки местного включения (не показаны), замыкаются его силовые контакты и высокое напряжение подается на аппарат 3 и так далее. 40

При подаче напряжения на коммутационные аппараты 1, 2 и 3, каждый иэ которых снабжен своим устройством для автоматического включения последовательных коммутационных аппаратов 45

4 высоковольтной линии одностороннего питания, в данных устройствах срабатывают их блоки IO минимальной защиты по напряжению, размыкая свои размыкающие контакты ll и 12, на шинах 50 питания 28 и 29 от источника питания (не показан) появляется постоянное

-.напряжение и через диод 22 и резистор 24 заряжаются до напряжения питания конденсаторы 27. 55

При возникновении в высоковольтной сети короткого замыкания, например на выходе коммутационного аппарата 3, коммутационные аппараты !, 2 и 3 отключатся от релейной защиты, при этом .в устройствах 4 автоматического включения срабатывают датчики максимальной токовой защиты 5, замыкаются замыкающие контакты 6 данных датчиков и конденсаторы 27 разряжаются через обмотки реле 12.

Они переключаются в новое устойчивое состояние, при котором их контакты 14 и 15 замыкаются, а,размыкаю->.— щие контакты 16 и 17 размыкаются.

Контакт 16 реле памяти максимальной токовой защиты 13 разрывает цепь дистанционного включения своего коммутационного аппарата.

Вследствие того, что запрет на селективность защиты от токов короткого замыкания распространяется толЬко на подземные подстанции, коммутационные аппараты поверхностной подстанции при коротких замыканиях в подземных горных выработках не отключаются и высокое напряжение на питающем вводе 41 сохраняется. При этом блок 10 минимальной защиты по напряжению коммутационного аппарата

1 не отключается, его размыкающие контакты 11 и 12 разомкнуты и в цепи источника переменного напряжения

42 протекает ток по цепи: клемма

44 данного источника переменного напряжения, клемма 19 цепи разреше" ния включения коммутационного аппарата 1, светодиод оптрона 31, клемма 21 цепи разрешения включения собственного коммутационного аппарата, клемма 19 цепи разрешения включения коммутационного аппарата 1, последовательно включенные диод 23, размыкающий контакт ll блока минимальной защиты по напряжению 10, размыкающий контакт 9 реле блокировки дистанционного управления 7, замкнутый замыкающий контакт 14 реле памяти максимальной токовой защиты 13, которые образуют цепь разрешения включения коммутационного аппарата I ближайшего к питающему вводу 41, клемма

18 цепи разрешения включения, клеммы

20 и 18 цепи разрешения включения коммутационного аппарата 1 и выходная клемма 43 источника переменного напряжения 42, вследствие того, что светодиод оптрона 31 и диод 23 в устройстве автоматического включения коммутационного аппарата 2 включены согласно и через данный светп1277277 диод протекает одна полуволна переменного тока. При этом фотодиод оптрона 31 открывается и через вторую обмотку реле памяти максимальной токовой защиты 13 протекает ток, возвращая данное реле в исходное состояние. Раэмыкающие контакты, 16 и

17 реле 13 памяти максимальной токовой защиты устройства автоматического включения коммутационного аппарата 1 вновь закрываются, шунтируя цепь светодиода оптрона 31 и разрешая дистанционное включение коммутационного аппарата 1 диспетче- ром через аппаратуру телемеханики или с помощью специального блока автоматического однократного повторного включения (не показаны). После включения коммутационного аппарата

1 высокое напряжение подается на коммутационный аппарат 2, в устройстве автоматического включения этого

20 коммутационного аппарата включается блок 10 минимальной защиты по напряжению, размыкаются его размыкающие контакты 11 и 12, разрешая прохождение тока от источника переменного напряжения через светодиод оптопары

31 устройства автоматического включения коммутационного аппарата 2.

При этом по цепи: клемма 44 источника переменного напряжения 42, клемма 19 цепи разрешения включения коммутационного аппарата 1, замкнутый размыкающий контакт 17 реле 13 памяти 35 максимальной токовой защиты, клЕмма

21 цепи разрешения включения собственного коммутационного аппарата 1, клемма 19 цепи разрешения включения коммутационного аппарата 2, свето- 40 диод оптрона 31, клемма 21 цепи разрешения включения собственного коммутационного аппарата 2, клемма 19 цепи разрешения включения коммутационного аппарата 2, диод 23, замк- 45 нутый размыкающий контакт ll блока

10 минимальной защиты по напряжению, замкнутый размыкающий контакт 9 реле

7 блокировки дистанционного управления, замкнутый замыкающий контакт 50

14 реле 13 памяти максимальной токовой защиты, клемма 18 цепи разрешения включения аппарата 2, клеммы 20, 18 устройств автоматического включения коммутационных аппаратов 2 и 1, 55 клемма 43 источника переменного напряжения 42 протекает ток. При этом фотодиод оптрона 31 в устройстве автоматического включения коммутационного аппарата 2 открывается и через вторую обмотку реле памяти максимальной токовой защиты 13 протекает ток, реле возвращается в исходное состояние, замыкающие контакты 16 и

17 данного реле замыкаются, а замыкающие контакты 14 и 15 размыкаются. Включение коммутационного аппарата 2 производится диспетчером через аппаратуру телемеханики или с помощью блока автоматического однократного включения. После замыкания силовых контактов коммутационного аппарата 2 высокое напряжение подается на коммутационный аппарат 3. В устройстве автоматического включения данного коммутационного аппарата так же срабатывает блок 10 минимальной защиты по напряжению, его размыкаю- щие контакты ll и 12 размыкаются.

Но цепь светодиода оптрона 31 в устройстве автоматического включения коммутационного аппарата 3 разорвана, так как после коммутационного аппарата 3 других коммутационных аппаратов нет, реле 13 памяти максимальной токовой защиты не переключается, запрещая дистанционное включение коммутационного аппарата 3.

На этом заканчивается процесс автоматического восстановления электроснабжения. В дальнейшем работа устройства осуществляется следующим образом. По цепи: шина питания

28, резистор 26, замкнутый замыкающий контакт 15 реле памяти максималь" ной токовой защиты, начинает заряжаться конденсатор 38 реле 33 времени устройства автоматического включения коммутационного аппарата 3. После заряда конденсатора 38 до напряжения отпирания однопереходного транзистора 39 последний открывается и импульс тока протекает через обмотку реле 7 блокировки дистанционного управления и реле переключается в новое устойчивое состояние, при котором его размыкающий контакт 9 размыкается, а замыкающий контакт 8 замыкается. Если происходит новое замыкание в высоковольтной сети, например на выходе коммутационного аппарата 2, то цепь разрешения включения коммутационного аппарата 3 между клеммами 18 и 19 разомкнута и исключается из процесса автоматичес кого восстановления электроснабжения

12772 при повторных коротких замыканиях.

При устранении замыкания на отходящем присоединении коммутационного аппарата 3 с помощью кнопки ручной деблокировки 30 реле 13 памяти максимальной токовой защиты возвращается в исходное состояние и с помощью кнопки (не показана) осуществляется возврат в исходное состояние реле 7 блокировки дистанционного уп- 10 равления коммутационного аппарата

3. Затем производится включение коммутационного аппарата.

Устройство автоматического включения имеет защиту от срабатывания 15 при замыкании клемм цепи разрешения включения. При возникновении подобного замыкания, например, на выходе устройства автоматического включения коммутационного аппарата 3 по цепи 20 автоматического включения от источника 42 переменного напряжения протекает переменный ток, одна полуволна которого протекает через светодиод оптронов 31 устройств автоматическо-. 25 го включения коммутационных аппаратов 1, 2 и 3, а другая полуволна— через светодиоды оптронов 32. При этом через резистор 25 и открытый фотодиод оптрона 32 начинает заряжаться конденсатор 38 реле 33 времени в данных устройствах автоматического включения. После заряда конденсаторов 38 до уровня отпирания однопереходных транзисторов 39 пос- 35 ледние открываются и через обмотки реле 7 блокировки дистанционного управления протекает ток, реле занимают новое устойчивое состояние, при котором их размыкающие контакты 9 40 разомкнуты, а замыкающие контакты

8 замкнуты. Время срабатывания реле 7 блокировки дистанционного управления должно быть меньше времени срабатывания реле памяти максималь- 45 ной токовой защиты.

3а счет подбора резисторов 26 и

25 задается время срабатывания реле блокировки дистанционного управления: при наличии напряжения на вхо- 50 де 35 реле 33 времени время срабатывания реле блокировки дистанционного управления задается в пределах

10-20 с, а при наличии напряжения на входе 34 реле 33 времени это вре- 55 мя составляет до 100 мс и величина резистора 25 определяется исходя из величины максимально допустимого

77 8 тока, протекающего через фотодйод оптрона 32.

Оптроны 31 и 32 предназначены для гальванической развязки искробезопасного источника .42 переменного напряжения от искроопасных шин питания и индуктивных обмоток реле в устройствах автоматического включения.

При наличии на подстанции двух питающих вводов (фиг. 2) количество источников 42 переменного напряжения определяется количеством питающих вводов и в данном случае равно двум. Данная схема позволяет осуществить резервирование электроснабжения потребителей. Предположим, что напряжение присутствует только на питающем вводе 41, питание коммутационных аппаратов 46, 47 и 48 осуществляется через включенный секционный коммутационный аппарат 45. При возникновении короткого замыкания на отходящем присоединении, например коммутационного аппарата 48, коммутационные аппараты 1, 45, 46, 47 и

48 отключаются от релейной защиты, при этом в устройствах автоматического включения данных коммутационных аппаратов срабатывают датчики максимальной токовой защиты 5 и реле

13 памяти максимальной токовой защиты переключаются в новое устойчивое положение. Отключение коммутационного аппарата 1 приводит к тому, что с коммутационных аппаратов 2 и 3 снимается высокое напряжение и они отключаются блоками минимальной защиты по напряжению. Восстановление электроснабжения в данном случае осуществляется следующим образом.

Напряжение на питающем вводе 41 сохраняется, блок 10 минимальной защиты по напряжению устройства автоматического включения коммутационного аппарата 1 включено, его размыкающие контакты ll, 12, 53 и 54 разомкнуты.

По цепи: клемма 44 источника 42 переменного напряжения, клемма 19 цепи разрешения включения устройства автоматическогр включения коммутационного аппарата 1, светодиод оптрона

31 и клемма 21 цепи разрешения включения этого же устройства, замкнутый размыкающий контакт 54 блока 10 минимальной защиты пэ напряжению, замкнутые через цепь разрешения включе ния клеммы 18 и 19 устройства автоматического включения 4 секционного

1277277 коммутационного аппарата 45 (замыкающий контакт 14 реле памяти максимальной токовой защиты этого устройства замкнут) и клемма 43 источника переменного напряжения 42, протекает ток. При этом фотодиод.оптрона 31 открывается и реле памяти максимальной токовой защиты данного устройства возвращается в исходное состояние, разрешая включение ком- 10 мутационного аппарата 1. После включения коммутационного аппарата 1 диспетчером или от устройства автоматического однократного повторного включения высокое напряжение поца- 15 ется на входы коммутационных аппаратов 2 и 45. Так как коммутационные аппараты 2 и 3 были отключены по причине снятия с них высокого напряжения, нет запрета на их включение, 20 которое производится диспетчером через аппаратуру телемеханики или устройством автоматического однократного включения поочередно. После включения коммутационного аппарата 1 светодиод оптрона 31 устройства автоматического включения 4 этого аппарата шунтируется замкнутым размыкающим контактом 17, а цепь между клеммами 18 и 19 устройства авто- 30 матическогo BKnio eHHa 4 KOMMóòaöèoíного аппарата 45 разрывается (размыкается при подаче высокого напряжения размыкающий контакт 11 блока минимальной защиты по напряжению этого коммутационного аппарата),разрешая деблокирование реле памяти максимальной токовой защиты коммутационного аппарата 45. Цепь питания светодиода оптрона 31 устройства ав- 40 томатического включения коммутационного аппарата 45 включает в себя клемму 44 источника переменного напряжения 42, замкнутые клеммы 19 и 21 цепи разрешения включения устройства автоматического включения коммутационного аппарата 1, замкнутый размыкающий контакт 54 блока минимальной защиты по напряжению устройства автоматического включения

4 коммутационного аппарата 46, светодиод оптрона 31 устройства автоматического включения 4 коммутационного аппарата 45, замкнутый размыкающий контакт 53 блока 10 минималь- 55 ной защиты по напряжению устройства автоматического включения 4 коммутационного аппарата 46, замкнутая цепь разрешения включения коммутационного аппарата между клеммами 18 и !9 в устройстве автоматического включения коммутационного аппарата 47 и клемму

43 источника 42 перемейного напряжения. После деблокирования реле 13 памяти максимальной токовой защиты устройства автоматического включения

4 коммутационного аппарата 45 и включения этого аппарата высокое напряжение подается на коммутационный аппарат 47. При этом цепь питания светодиода оптрона 31 в устройстве автоматического включения 4 коммутационного аппарата 47 замыкается через замкнутую цепь разрешения включения между клеммами 18 и )9 устройства автоматического включения

4 коммутационного аппарата 48. После деблокирования и включения коммутационного аппарата 47 высокое напряжение подается на коммутационный аппарат 48, включение которого не происходит, так как других коммутационных аппаратов, получающих питание от данного коммутационного аппарата, нет. На этом заканчивается процесс автоматического восстановления электроснабжения.

Цепь разрешения включения коммутационного аппарата, ближайшего к питающему вводу, образованная диодом

23, размыкающим контактом ll блока

10 минимальной защиты по напряжению, размыйающий контакт 9 реле 7 блокировки дистанционного управления и замыкающий контакт 14 реле 13 памяти максимальной токовой защиты является необязательной для устройств автоматического включения 4 коммутационных аппаратов, подключенных к питающим вводам 41 и 52, однако в целях унификации устройств автоматического включения данная цепь разрешения включения показана на фиг. 1.

Положительный эффект от применения данного устройства заключается в расширении области применения и снижения стоимости устройства автоматического включения. Высоковольтная сеть угольной шахты, как правило, включает в себя до 100-150 коммутационных аппаратов и при применении известных устройств аналогичного назначения в шахтах, опасных по газу и пыли, необходима разработка дополнительных средств защиты цепей автоматического восстановления элек1277277 12

20

30

4Q

50 троснабжения. Однако данные устройства сложны, дороги и громоздки.

При использовании предлагаемого устройства количество требуемых искробезопасных источников питания. значительно сокращается и определяется количеством питающих вводов, число которых на угольной шахте, как правило, составляет 3-4. При этом в цепи автоматического восстановления электроснабжения в качестве управляющих элементов использованы оптроны, обладающие чисто активным сопротивлением, что также позволяет снизить требования, а следовательно, и стоимость искробеэопасных источников переменного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для автоматического включения последовательных коммутационных аппаратов высоковольтной линии одностороннего питания, содержащее блок минимальной защиты по напряжению с двумя размыкающими контактами, при этом между шинами питания включена последовательная цепочка из диода, резистора и конденсатора, параллельно которому через замыкающий контакт датчика максимальной токовой защиты подключена первая обмотка реле памяти максимальной токовой защиты, вторая обмотка которого через кнопку ручной деблокировки включена между шинами питания, первый замыкающий контакт реле памяти максимальной токовой защиты и размыкающий контакт реле блокировки дистанционного управления соединены последовательно, размыкающий контакт реле памяти максимальной токовой защиты включен в цепь включения коммутационного аппарата, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и снижения стоимости, оно снабжено источником переменного напряжения, двумя оптронами, реле времени с двумя входами, двумя резисторами, вторым диодом, замыкающим контактом р еле блокировки дистанционного управления, вторым размыкающим и вторым замыкающим контактами реле памяти максимальной токовой защиты, причем последовательно размыкающему контакту реле блокировки дистанционного управления подключены первый размыкающий контакт блока минимальной защиты по напряжению и второй диод, обра. зующие цепь разрешения включения коммутационного аппарата, ближайшего к питающему вводу, а замыкающий контакт реле блокировки дистанционного управления, второй размыкающий контакт блока минимальной защиты по напряжению, второй размыкающий контакт реле памяти максимальной токовой защиты, светодиоды первого и второго оптронов включены параллельно, образуя цепь разрешения включения собственного коммутационного аппарата, фотодиод первого оптрона включен параллельно кнопке ручной деблокировки, фотодиод второго оптрона последовательно с вторым резистором включен между плюсовой шиной питания и первым входом реле времени, второй. замыкающий контакт реле памяти максимальной токовой защиты последовательно с третьим резистором включен между плюсовой шиной питания и вторым входом реле времени, выходы которого подключены к обмотке реле блокировки дистанционного управления, причем цепь разрешения включения ближайшего к питающему вводу коммутационного аппарата подключена к .выходу устройства собственного комму-. тационного аппарата и к входу устройства коммутационного аппарата, ближайшего к источнику, цепь разрешения включения собственного коммутационного аппарата включена между

ВХОДОМ И ВЫХОДОМ ОДНОГО Из ВВОДОВ питания того же устройства, выход устройства коммутационного аппарата, первого от источника переменного напряжения, подключен к этому источнику.

1277277

05f

52

Ф6 иг

Составитель Н. Пантелеева

Редактор H. Швыдкая Техред Л.Олейник . Корректор С. Шекмар

Заказ 6753/51 Тира к 612 Подписное

ВНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ухгород, ул. Проектная, 4