Устройство для защиты от короткого замыкания однофазной линии переменного тока с преобладающей активной составляющей сопротивления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от короткого замыкания однофазной линии переменного тока с преобладающей активной составляющей сопротивления, например, кабелей. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства путем увеличения чувствительности и селективности при изменении угла фазового регулирования. С этой целью в устройство введен третий пороговый блок, логические элементы, а также управляемый ими RC - контур. В результате взаимодействия этих блоков и элементов о факте коротко замыкания судят по соотношению сигнала, пропорционального амплитуде тока сети, и сигнала, пропорционального интервалу времени между полуволнами одинаковой полярности тока и напряжения, т.е. их фазе. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1474781 Д1 (51)4 Н 02 Н 3/38! г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4245173/24-07 (?2) 18.05.87 (46) ?3,04.89.Бюл. 1@ 15 (71) Донецкий политехнический институт (72) И.Т.Сидоренко, К,H.Èàðåíè÷, С.В.Дзюбан и С,И.Сафронов (53) 6?1.316.9?5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1095297, кл. H 02 Н 3/38, 1984, Авторское свидетельство CCCP !

« 76?081, кл. Н О? Н 3/38, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРОТКОГО ЗА%!КАНИЯ ОДНОФАЗНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРЕОБЛАДАЮЩЕЙ АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от короткого замыкания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дпя защиты от короткого замыкания однофазной линии переменного тока с преобладающей активной составляющей сопротивления, например кабельной.

Целью изобретения является повьппение надежности функционирования устройства путем увеличения чувствительности и селективности при изменении угла включения фазового регулирования нагрузхи линии.

На фиг. 1 показана блок-схема; нр фиг. 7. — 5 временные диаграммй,поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит датчик l тока, датчик 2 напряжения, первый 3, второй 4 и третий 5 пороговые элеоднофазной линии переменного тока с преобладающей активной составляющей сопротивления, например кабельной, Цель изобретения — повьппение надежности функционирования устройства путем увеличения чувствительности и селективности при изменении угла фазового регулирования. С этой целью в устройство введен третий пороговый блок, логические элементы, а также управляемый ими RC-контур.

B результате взаимодействия этих блоков и элементов о факте короткого замыкания судят по соотношению сигнала, пропорционального амплитуде тока сети, и сигнала, пропорционального интервалу времени между полуволнами одинаковой полярности тока и напряжения, т.е. их фазе. 5 ил.

2 менты соответственно элемент НЕ 6, ключ 7, диод 8, конденсатор 9, резистор 10, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ «фЬ

11, И 12, а также блок 13 отключения.

Устройство работает следующим об- «ф разом.

Сигналы, пропорциональные мгно- у венным значениям тока 1. ф и напряжения U ф защищаемой сети, снимаются с выходов соответствующих датчиков

I и 2 и подаются на входы пороговых элементов 3 и 5 соответственно, кото.рые в данном случае выполняют функции нуль-органов. С выхода порогового элемента 3 снимаются прямоугольные импульсы П, (фиг,2 — 5), длительность которых совпадает с длительностью полуволны тока i защищаемой сети. Снимаемые с порогового эле1474781 мента 5 прямоугольные импульсы имеют длительность, равную продолжи-. тельности фазного напряжения сети той we полярности, что и полуволна тока сети. Импульсы Uz инвертируются в элементе НЕ 6. Таким образом, с выхода элемента .J 6 снимаются прямоугольные импульсы У,передний фронт которых совпадает с моментом окончания полуволны синусоиды напряжения сети, полярность которой совпадает с полярностью полуволны измеряемого тока. Сигнал, пропорциональный величине тока сети, через ди-15 од 8 заряжает конденсатор 9. Потенциал этого конденсатора U пропорционален величине измеренного тока 1,.

В момент времени 1, соответствующий окончанию полуволны синусоиды напряжения контролируемой фазы U<, полярность которой совпадает с по..лярностью полуволны измеряемого тока, импульсом Uy открывается ключевой элемент 7, и конденсатор 9 на- 25 чинает разряжаться на резистор 10, В течение времени разряда (t -Ь 1 с выхода порогового элемента 4 снимается прямоугольный импульс U . Пос-. тоянная времени цепи разряда. конден-. сатора 9 зависит от параметров конденсатора 9, резистора 10, ключа

7 и входного сопротивления порогового элемента 4. Элементы 4,7, 9 и 10 схемы преобразуют амплитуду измеряемого тока i в .длительность импульФ са U<, (t -1 ), Далее сравнивают продолжительность участков (t -tз,) и (t -1 ) посредством логических элементов ИСКЛ1ОЧА ОЩЕЕ ИЛИ 11 и И 12 (мо-4 мент времени t соответствует окончанию полуволны синусоиды измеряемого тока i< полярность которой совпадает с полярностью напряжения У ф контролируемой фазы), 45

На один из входов элемента ИСКЛ1ОЧАКЩЕЕ ИЛИ 11 подают сигнал U, с выхода элемента 3, а на второй вход— сигнал U с выхода элемента 4, На выходе элемента 11 будет иметь место

50 логическая единица U в случае,ес" ли на одном из его входов будет нуль, а на другом — единица, Это будет иметь место в случае, если существу ет сигнал U и отсутствует сигнал

U а также,, если отсутствует сигнал U и существует сигнал Уд.Пос1 леднее соответствует аварийной ситуации, когда продолжительность (t -t з) больше, чем (t<-1 ), Импульс подтверждения Б, подается на один из входов логического элемента И 12 и при наличии на другом его входе единичного импульса U< с выхода элемента 1 2 снимается логическая единица которая будет воздействовать на блок 13 отключения сети.

В нормальном режиме работы сети при отсуствии коротких замыканий, как при фазовом регулировании величины выходного напряжения (фиг.4), так и без такого регулирования (фиг.2), продолжительность (t -t ) импульса U ; пропорциональная величина амплитуды фазового тока, меньше времени (t, -t 4) между моментами окончания полуволн одинаковой полярности напряжения и тока сети.

Поэтому защитного отключения электроустановки не произойдет.

B случае возникновения короткого замыкания при отсутствии фазового регулирования напряжения сети будет иметь место следующее соотношение токов (фиг,3). Рабочий ток асинхронного электродвигателя дд существенно отстает от напряжения сети.

Ток короткого замыкания i „ совпадает по фазе с напряжением сети,06щий ток сети i ф = i дд + i <3 отстает от напряжения на существенно меньший угол, чем при отсутствии короткого замыкания. Поэтому угол сдвига фаз (время (t -С )) уменьшается. Амплитуда тока i ф будет увеличена по сравнению с током i AA.

Поэтому. длительность импульса U превысит длительность промежутка времени (t -1 4), в результате чего будет сформирован сигнал U на защитное отключение электроустановки.

При фазовом регулировании напряжения в сети, содержащей индуктивную нагрузку (асинхронный электродвигатель), длительность интервала времени (т, -t <) между окончаниями полуволн напряжения и тока сети одной полярности находится в зависимости от величины рабочего тока сети. При отсутствии коротких замыканий длительность (1 -1 ) сигнала 13 пропорционального величине тока сети, будет меньше интервала времени (t<- t ), и срабатывания защиты не произойдет (фиг.4). При возникновении короткого замыкания, как и в

l 47 случае отсутствия Фазового регулирования, интервал времени (t -1 ) уменьшается, а величина общего тока сети i< и интервала времени (t -t> ) (длительность импульса U ) увеличивается (фнг.5).В результате будет сформирован сигнал П на защитное отключение сети.

Таким образом, осуществляется функционирование защиты как при токах КЗ меньших тока нагрузки, так и при фазовом регулировании напряжения, что и обеспечивает достижение поставленной цели.

Формула изобретения

Устройство для защиты от короткого замыкания однофазной линии переменного тока с преобладающей активной составляющей сопротивления, содержащее датчики тока и напряжения, предназначенные для подключения к защищаемой линии, первый и второй пороговые блоки, элемент И, выход которого подключен к управляющему входу блока отключения, выход второго порогового блока подключен к первому входу элемента И, а первый выход датчика тока объединен с первыми входами первого и второго пороговых блоков и первым выходом датчика напряжения и подключен к нулевой ши4781 не, oòëè÷ ающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения

5 чувствительности и селективности при изменении угла включения фазового регулирования нагрузки линии, дополнительно введены третий пороговый блок, элемент ИГК370ЧА!ЩЕЕ ИЛИ, элег мент НЕ, ключ, диод, конденсатор и резистор, при этом второй выход датчика тока через диод подключен к объединенным друг с другом второму входу первого порогового блока, первому полюсу конденсатора и первому полюсу ключа, второй выход датчика напряжения подключен к первому входу третьего порогового блока, выход которого через элемент HE подключен к управляющему входу ключа, второй полюс ключа объединен с первым полюсом резистора и подключен к второму входу второго пороговorо блока, второй полюс резистора объединен с вторым полюсом конденсатора и вторым входом третьего порогового блока и подключен к нулевой шине, выход первого порогового блока подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH выgg ход которого подключен к второму входу элемента И, а второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединен с выходом второго порогового блока.

1474781

Фиг. 5

O/7.

U8.

Составитель В,Молчанов

Редактор В.Молчанов Техред $1.0лийнык Корректор. А,Обручар

Заказ 1905/53 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101