Устройство для защиты от тока короткого замыкания линии, питающей вентильный преобразователь

 

Изобретение относится к области электротехники , в частности к релейной защите линии от короткого замыкания. Цель изобретения - повышение чувствительности при соизмеримости величины пускового тока и тока короткого замыкания. Цель достигается тем, что фиксируется величина отношения тока в линии к высшим гармоникам тока при коротком замыкании, которая многократно увеличивается по сравнению с нормальным режимом, что позволяет четко отличить начало процесса короткого замыкания от пускового режима работы вентильного преобразователя, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧГ:СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 0 Н 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР Ь. 1 ° ьОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (с

О

О

0 (21) 4682546/07 (22) 25.04.89 (46) 07.11,91. Бюл, ¹ 41 (71) Криворожский горнорудный институт (72) В,M.Øåâ÷åíêî, M.Ï.Çóáêî и О.М.Чернова (53) 621.316.925 (088.8) (56) Федосеев А.M. Релейная защита электрических систем. М.: Энергия 1976, Авторское свидетельство СССР

¹ 580608, кл. Н 02 Н 3/08, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЬ! ОТ ТОКА

КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты как линий постоянного тока, так и для линий переменного тока, питающих вертикальные преобразователи, с малыми кратностями токов короткого замыкания по отношению к рабочему и токам, протекающим в линии в момент запуска электродвигателя, питающегося от преобразователя, Цель изобретения — повышение чувствительности при соизмеримости величины пускового тока и тока короткого замыкания.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства для защиты от тока короткого замыкания линии, питающей вентильный преобразователь; на фиг.2 — графики токов в линии, а при нормальной работе однофазного мостового преобразователя и при коротком замыкании, б — при нормальной работе импульсного преобразователя постоянного тока и при кз. ь

„„5U „„1690061 А I (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите линии от короткого замыкания. Цель изобретения — повышение чувствительности при соизмеримости величины пускового тока и тока короткого замыкания. Цель достигается тем, что фиксируется величина отношения тока в линии к высшим гармоникам тока при коротком замыкании, которая многократно увеличивается по сравнению с нормальным режимом, что позволяет четко отличить начало процесса короткого замыкания от пускового режима работы вентильного преобразователя, 2 ил.

Устройство содержит датчик тока 1, который включен в линию, питающую вентильный преобразователь, нагруженный двигателем постоянного тока. В линиях постоянного тока в качестве датчика 1 тока используется калиброванный резистор (шунт), включенный непосредственно в линию, В линиях переменного тока, где требуется гальваническая развязка цепей, функцию датчика тока 1 выполняет трансформатор тока, вторичная обмотка которого нагружена резистором. К выходу датчика 1 тока подключены первый преобразователь

2 переменного тока. в постоянный ток и фильтр 3 высших-гармоник тока. Указанный преобразователь осуществляет аналоговое преобразование входного сигнала. Выход первого преобразователя 2 соединен с входом первого порогового блока 4 с элементом 5 задания установки срабатывания и с входом "делимое" блока 6 деления, вход

1690061

"Делитель" которого через второй преобразователь 7 переменного тока в постоянный соединен с выходом фильтра 3 высших гармоник тока, Выход блока деления 6 соединен с входом второго порогового блока 8 с элементом 9 задания уставки срабатывания. Выходы пороговь3x элементов 4 и 8 соединены соответственно с входами элемента И 10. Выход элемента И 10 подключен к входу выходного блока 11. На чертеже показаны вентильный преобразователь 12 и выключатель 13.

Устройство работает следующим образом.

Поьле включения вь3ключателя 13 и вентильного преобразователя 12 в линии протекает ток, величина которого зависит от нагрузки двигателя. Преобразователи 2 и 7 выдают сигналы, пропорциональные текущим значениям измеряемых величин действующего значения тока в линии и действующего значения высших гармоник, выделенных фильтром. 3. Сигнал, пропорциональный действующему значению тока в линии. поступает на вход первого порогового блока 4, где сравнивается с уставкой, поступающей от элемента 5. Сигнал логической единицы на выходе первого порогового блока 4 появляется при превышении током заданного значения. Одновременно на входы блока деления 6 поступают сигналы от преобразователей 2 и 7. Блок деления б производит определение величины отношения дейст вук3щего значения тока в линии к действующему значению тока высших гармоник. Гlолученный сигнал с выхода блока деления 6 поступает на вход второ о порогового блока 8, где сравнивается с величиной уставки, заданной элементом 9, При превышении сигналом с выхода блока деления б сигнала уставки второй пороговый блок 8 выдает сигнал логической единицы, который поступает на один из входов элемента И 10. При одновременном наличии на обоих входах злеме33та И 10 сигналов логической единицы он вырабатывает выходной сигнал логическои единицы, которые через выходной блок 11 посгупает на вход выключателя 13. Последний отключает линию, В качестве примера рассмотрим выбор уставок защиты линии, питающей 1-фазный мостовой выпрямитель, нагруженный двигателем постпянно3 о тока (см.фиг.2а). Величина усганки до3 ствующего значения тока в линии при33имаегся равной

1з -0,06}д3 0 6 (2 2 5)1н (1.2 1 5)}я где I -- г3усков(1и гок двп3 ателя;

1„-- намин 3" ный т.к двигатЕля, Коэ Iíl и3!ие! 3: юс f Bèãåëüíîcòè загциты

К }як- 2 -25 13: 2

К 1 12 15 13

}г33}г3К3 минимальный ток короткого замыкания.

5 Величина действующего значения высших гармоник в этой же линии

I.г — — /Л + 17+ ... Л +... где 1} — действующее значение k-ой гармоники тока.

Для отдельных гармоник действующие значения равны

4 1!

1! = -==1d = 0,9 1 d; Iз = — = 0,31г};

Ъ/27Г 3

I1, l1

1 s = — = 0,181 г};...I y =—

5 " к; где Id — ток в цепи якоря двигателя.

Действующее значение тока в линии

=Id /0,9 +0.3 +0,18 +... =tд

Отношение величины тока в линии к величине высших гармоник тока и —, — 70 - — ()-436 — 2,29=2,3 ! Id 1

На основании приведенного расчета принимается уставка величины отношения равной M=5 — 6.

Величина отношения значений токов при нормальной работе вентильного преобразователя не зависит от величины тока нагрузки, поскольку при изменении величины тока форма кривой тока в линии сохраняется неизменной (фиг.2а), Г!ри возникновении внутренних коротких замыканий в преобразователях переменного тока, в том числе пробое вентиля в выпрямителе или инверторе, а также при замыкании между собой проводов питающей линии, ток в линии становится синусо45 идальным, т,е, остается только первая (основная) гармоника. При дуговых коротких замыканиях ток в питающей линии имеет кратковременные разрывы при переходе через нулевое значение, обусловленное процессами зажигания и погасания электрической дуги, и его форма близка к синусоиде, Поэтому присутствующие в составе тока высшие гермоники имеют более высокий порядок, чем гармоники в гоках нормального режима работы вентильного преобразователя, соответственно долевое значение высших гармоник в токе дугового кз незначительно. При этом величина отношения тока B линии к высшим гармоникам при корогком замыкании многократно уве1690061 личивается по сравнению с нормальным режимом, что позволяет четко отличить начало процесса кз от пусковой перегрузки и нормального режима работы вентильного преобразователя.

Аналогично протекают процессы „:ри работе вентильных преобразователей, питающихся от линий постоянного тока (контактная сеть электровозов постоянного тока). B линии постоянного тока, питающей импульсный преобразователь, который работает на активно-индуктивную нагрузку и противоЭДС (двигатель постоянного тока, заряд аккумуляторной батареи и т,д.), ток протекает в виде однопопярных импульсов (см. фиг.2б), B состав этого тока входит по стоянная составляющая (среднее значение тока) и высшие гармоники тока.

При возникновении короткого замыкания (металлического или дугового) ток в линии становится постоянным и не содержит высших гармоник, поэтому и здесь величина отношения тока в линии к высшим гармони- кам многократно увеличивается.

Защита от короткого замыкания линий, питающих вентильные преобразователи других типов (1-фазные с нулевым вентилем, 3-фазные с нулевым вентилем, 3-фазные мостовые и другие) осуществляется аналогично. При этом количество датчиков тока и других элеменов зависит от количества фаз и режима нейтрали трансформатора, питающих вентильные преобразователи.

Определение величины уставок пороговых

D блоков производится с учетом схемы преобразователя и способа управления вентилями (симметричное или несимметричное управление).

5 Данное устройство позволяет получить чувствительность защиты линии, питающей вентильный преобразователь.

Формула изобретения

Устройство для защиты от тока коротко10 го замыкания линии; питающей вентильный преобразователь, содержащее датчик тока, выход которого соединен с входом фильтра высших гармоник тока, два пороговых блока с элементами задания уставки срабатыва15 ния, элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а выход с входом выходного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности при соизме20 римости величины пускового тока и тока короткого замыкания, дополнительно введены два преобразователя переменного тока в постоянный ток и блок деления, при этом вход первого преобразователя пере25 менного тока в постоянный ток подключен к выходу датчика тока, а его выход подключен к входу первого порогового блока и к входу

"делимое" блока деления, вход "Делитель" которого через второй преобразователь пе30 ременного тока в постоянный ток подключен к выходу фильтра высших гармоник тока, выход блока деления через второй пороговый блок подключен к второму входу элемента И, 1690061

Uc 2

Составитель Л.Воропаева

Техред М.Моргентал Корректор С,Шевкун

Редактор E,Õîðèíà

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

Заказ 3820 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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