Устройство для защиты электроустановки от тока короткого замыкания и тока высших гармоник

 

ОП ИСАНИЕ изоБ еткния "»1457О

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ж ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 240478 (21) 2609216/24-07 (51) М КЛ с присоединением заявки ¹

-(23) Приоритет

Н 02 Н 7/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 050280. Бкзллетень ¹ 5 (53) УДК 621. З16. .925(088.8) Дата опубликования описания 05.0280

И.И. Коваленко, Н. П. Ольховик, P.Ê. Самниашвили, В.И, Васильченко и Г.К. Писарев (72) Авторы изобретения (71) 3 а яв и тель

Донецкийордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ТОКА ВЫСЩИХ

ГАРМОНИК

Изобретение относится к защите от токов коротких замыканий и токов высших гармоник конденсаторных установок в низковольтных и высоковольтных сетях. 5

В настоящее время для защиты от токов коротких замыканий конденсаторных установок применяют плавкие предохранители, которые включают по одному в конденсаторную цепь .и вся 10 установка в целбм защищается предохранителями в каждой Фазе батареи (1).

Плавкие предохранители имеют большую зону разброса, невысокую точность работы и не обеспечивает 15 защиту от токов высших гармоник.

Величина плавящего тока, как и скорость плавления, зависят от большого числа факторов: материала, дли- ны, сечения, состояния плавкой встав-20 ки, имеющихся повреждений и температуры окружающей среды.

Известно устройство максимальной токовой защиты с отстройкой от пусковых токов, содержащее в каждой Фазе 25 трансформаторы тока, на которые включены реле, зашунтированные резисторами через нормально-закрытые контакты промежуточных реле времени (2) .

В известных устройствах на время пуска реле мгновенного действия шунтируется сопротивлениями, эаглубляюшими уставку реле с сохраняющими в некоторой степени защиту от токов коротких замыканий.

Однако эти устройства не обеспечивают надежной заШиты при увеличении действующего тока выше номинального. Кроме того, они не защищают конденсаторные установки от токов высших гармоник, в то время как напряжения промышленных. сетей несколько несимметричны и несинусоидальны, вследствие чего появляются высшие гармоники, которые неблагоприятно воздействуют на работу конденсаторных установок. Значение высших гармонических составляюиих в кривой тока в к раз больше их значений в напряжении. Высшие гармоники, особенно третьи, появляются в сети при работе выпрямительных установок и загружают конденсаторы, вызывают недопустимое увеличение токов и повреждают последние, Целью изобретения являются повышение чувствительности и расширение функциональных воэможностей защиты.

714570

Указанная цель достигается тем, что устройство для зашиты электроустановки от тока короткого замыкания и тока высших гармоник, содержащее трансформаторы тока в каждой фазе питающей сети, во вторичные обмотки которых, эашунтированные резисторами и ограничителями, включены последовательные цепи из регулировочных резисторов, выпрямительных диодов и реле, дополнительно снабжено трехфазным трансформатором напряжения и транзисторами, при этом в последовательные цепи но вторичных цепях трансформаторов тока включены эмиттерные переходы указанных транзисторов, эмиттеры которых подключены к отстающим, а базы к опережающим фазам вторичных, соединенных в треугольник обмоток трехфазного трансформатора напряжения первичные обмотки которого, соединенные в звезду, присоединены к фазам питающей сети.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для защиты конденсаторных установок; на фиг. 2— векторная диаграмма напряжения и токов через емкость в различных режимах; на фиг. 3 — векторная диаграмма напряжений и токов через емкости в трехфаэной сети; на фиг.4 временная диаграмма линейного напряжения между отстающей и опережающей фазами и ток через емкость в различных режимах1 на фиг. 5 — временная диаграмма токов первой и третьей гармоник, Устройство для защиты конденсаторных установок (фиг.l) содержит н каждой фазе сеъи 1 трансформаторы 2 тока зашунтированные резисторами 3. К сети l подключен трехфазный трансформатор 4 напряжения, вторичные обмотки которого соединены н треугольник.

Реле 5 включены на трансформаторы 2 тока через регулируемые- резисторы б, выпрямительные диоды 7, эмиттерноколлекторные переходы транзисторов

8, эмиттеры которых подключены к от-, .стающим,а базы к опережающим фазам (а, b„ с) вторичных обмоток трехфазного трансформатора 4 напряжения.

1(епи последовательно включенных реле 5, диодов 7 и транзисторов 8 эашунтированы встречно направленными стабилитронами 9 и параллельно им включенными резисторами 10 с диодами .11 обратной полярности диодам 7, образующими ограничители 12, и конденсаторная установка 13.

Ток через емкость опережает по фазе напряжение на 90 . Конденсаторы имеют активные потери через несовершенную изоляцию, которые определяются тангенсом угла диэлектрических потерь d, на которой фактическая синусоида тока J « сдвину— . та по отношению к идеальной (Фиг,2, 4). При нключении конденсаторной ус тановки под напряжение происходит бросок тока н 20-25 раэ больше тока в установившемся режиме, но угол сдвига фазы по отношению к напряжению остается в тех же пределах.

Токи через емкости опережают свои фазные напряжения на 90 и находятся в противофазах с линейными напряжениями между отстающими и опере» жающими Фазами. Так, например, емкостной ток фазы А ПсА находится в противофазе с линейнйм напряжением П, емкостной ток фазы  — в противофазе с линейным на15 пряжением UcA а емкостной ток фазы

С Зсс — с линейным напряжением

UА (фиг. 3) .

Реле 5 включены через регулирующие резисторы б, диоды 7, транзисторы 8 на трансформаторы 9 тока со20 ответствующих фаз сети 1, а базовоэмиттерные переходы транзисторов 8 включены на линейные напряжения между отстающими и опережающими Фазами вторичных обмоток трансформатора 4 напряжения, поэтому в нормальных условиях токи через реле 5 не проходят (Фиг.4) . При коротких замыканиях в конденсаторных установках даже через большие переходйые сопротивления углы сдвига фаэ между токами и напряжением сети уменьшаются и полуволны токов короткого замыкания д к в каждые полпериода сдвигаются, переходят через нуль на угол (l:j - Ч Э позже, чем линейные напряжения между отстающими и опережающими Фазами, поэтому открываются базово-эмиттерные переходы транзисторов 8, когда аноды диодов 7 находятся под положительными потенциа40 лами и через 5 реле проходят некоторые токи.

Устройство для защиты конденсаторных установок отключает короткие замыкания с токами по абсолютной величине значительно ниже бросков тока при включении конденсаторной ус= танонки и реагирует на последние как на нормальный режим работы установки. Для зашиты реле 5, диодов 7 и транзисторов 8 от перенапряжений но вторичных цепях при бросках тока через емкость н момент коммутации конденсаторных установок включены ограничители, состоящие из встречно направленных стабилитронов 9, которые в эти моменты. пробивают и ограни/ чинают напряжение, и дополнительно поставлены резисторы последовательно с диодами 11 с полярностью обратной диодам 7.

6О При появлении в сети токов высших гармоник они перегружают конден- . саторные установки и последние выходят иэ строя. При соизмеримости или превышении токов высших гармоник, 714570 а в них особенно третьей, гармоники первой,они в диапазоне от 9ГИ до3Я/2 каждого периода складываются с токами первой гармоники (фиг.5) и результирующая величина дает в отдельные промежуточные времени этого диапазона положительные потенциалы на диоды

7, а тиристоры 8 в эти моменты открыты и через реле 5 проходят токи.

Когда они достигают уставки срабатывания, защита отключает конденсаторные установки.

Устройство для защиты конденсаторных установок повышает чувствитель--" ность и расширяет функциональные воэможности защиты, в результате чего обеспечивается надежная защита конденсаторных установок от токов коротких замыканий и от перегрузки их токами высших гармоник. Эта защита найдет широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, где применяются низковольтные и высоко вольтные конденсаторные установки.

Формула изобретения устройство для защиты электроустановки от тока короткого замыкания -и тока высших гармоник, содержащее трансформаторы тока в каждой фазе питающей сети, во вторичные обмотки которых, зашунтированные резисторами и ограничителями;" включены последовательные цепи из регулировочных резисторов, выпрямительных диодов и реле, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения функциональных возможностей, а именно зашиты конденсаторной установки, оно дополнительно снабжено трехфазным трансформатором напряжения и транзисторами, при этом в последовательные цепи во вторичных цепях -трансформаторов тока включены коллекторно-эмиттерные переходы укаэанных транзисторов, эмиттеры которых подключены к отстающим, а базы к опережающим фазам вторичных соединенных в треугольник обмоток трехфаэного трансформатора напряжения, первичные обмотки которого, соединенные в эвезЯ ду, присоединены к фазам питающей сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермилов A.A,, Основы электро Я снабжения промышленных предприятий, . М., Энергия, 19б9, с. 232-263.

2. Гимоян Г.Г., Лейбов P.М.

Релейная зашита подземного электрооборудования и сетей, М., Недра, 1970, с. 145-154.

714570

Составитель В. Зимаков

Редактор t0. Челюканов Техред О.Андрейко КорректоРЕ. Папп

Заказ 9308/5á Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Паrент, г, Ужгород, ул. Проектная,4