Устройство для защитного отключения тяговой сети при замыкании на землю

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 03. 11.80(21).2999834/24-87 с присоединением заявки рй (23) Приоритет (51)M. Кл.

Н 02 Н 3/16

3Ъсударстеенный квинтет

СССР но делам нэобретеннй н открытнй

Опубликовано 15 .06 .82. Бюллетень Рй 22

Дата опубликования описания 15 -86-. (53) УДК 621,316. .925(008. 8) С. И. Малафеев и В. П. Комйев. (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Владимирский политехни ческий институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

ТЯГОВОЙ СЕТИ ПРИ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защитного отключения тяговых сетей на открытых горных разработках при касаниях ковшом экскаватора контактного провода.

Известны устройства для защиты тяговой сети при замыканиях на землю, содержащие сумматор, один вход которого через блок задержки, а другой непосредственно подКлючены к трансфор-! о матору тока, пороговыи элемент и исполнител ь ный ор га н (1 j.

Недостаток известных устройств состоит в том, что они не обеспечивают высокой надежности функционирова15 ния защиты вследствие ложных срабатываний при коммутациях в тяговой сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для защиты тяговой ю сети при замыканиях на землю, содержащее трансформатор тока, сумматор, к одног. му входу которого подключен выход трансформатора тока непосредственно, а к другому — через блок задержки, первый и второй пороговые элементы, входы которых через первый и второй выпрямители подключены к выходу сумма тора и заземленному рельсу соответственно, а выходы - к входам элемента И, выход которого через исполнительный элемент связан с приводом выключателя j2)

Устройство работает следующим образом.

Блок задержки осуществляет задержку выходного сигнала трансформатора тока на время Т/2, равное половине периода питающего напряжения. Так как в установившемся режиме ток тяговой сети представляет периодическуюфункцию времени, то выходной сигнал блока задержки сдвинут на 180 относительно сигнала трансформатора тока. Поэтому на выходе сумматора напряжение равно О, При изменениях тока в тяговой сети на выходе сумматора в течение Т/2 действует сигнал, 93615

3 пропорциональный разности токов в сети и после изменения, которое выпрямляется первым выпрямителем и выэы" вает срабатывание первого порогового элемента. В случае касания ковшом экскаватора контактного провода ток в тяговой сети увеличивается, а напряжение на рельоах возрастает.

При этом срабатывает первый и второй пороговые элементы, с их выходов ia поступают высокие потенциалы на оба входа элемента И,. он переключается и через исполнительный элемент производит отключение выключателя ° При однофаэных замыканиях на землю ток 15 в тяговой сети всегда увеличивается, однако первый пороговый элемент сра-. .батывает как при увеличении тока в тяговой сети, так и при уменьшении, поскоЛьку при любых изменениях тока в тяговой сети на выходе сумматора формируется сигнал, он выпрямляется первым выпрямителем и на выходе первого порогового элемента всегда имеет одну полярность. Это может выз- вать ложные срабатывания защиты, главным образом при наличии помех на входах второго порогового элемента и элемента И, характерных для мощ" ных систем электроснабжения с нелинейными нагрузками, каковыми являются тяговые.

Недостаток известного устройства для защиты тяговой сети при замыканиях на землю состоит в недостаточ35 ной надежности функционирования.

Цель изобретения " повышение надежности функционирования устройства..

Поставленная цель достигается тем, что е известном устройстве для защитно. ного отключения тяговой сети при замыкании на землю, содержащем трансформатор тока, сумматор, к одному входу которого подключен выход трансформатора тока непосредственно, а к другому - через блок задержки, пер-, 45 вый пороговый элемент, второй порого- вый элемент, вход которого через выпрямитель подключен к заземленному рельсу, элемент И, к входам которого подсоединены выходы пороговых элементов, а выход через исполнительный элемент воздействует на привод выключателя, дополнительно введены блок выделения знака напряжения и блок перемножения, причем первый вход блока перемножения подсоединен к выходу сумматора, а второй - к выходу блока выделения знака напряже8 4 ния, вход которого соединен с выхо- . дом трансформатора тока, а выход блока перемножения подключен ко входу первого порогового элемента.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трансформатор 1 тока, блок 2 :задержки, сумматор 3, блок 4 выделения знака напряжения, блок 5 перемножения; выпрямитель 6, первый и второй пороговые элементы 7 и 8, элемент И 9, выключатель 10, исполнительный элемент 11, рельс 12, контактный провод 13, экскаватор 14. ;>

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал трансформатора 1 тока 0 (t) поступает одновременно на входы блока 2 задержки, суммато-. ра 3 и блока 4 выделения знака напряжения. Напряжение на выходе блока 2 задержки равно

u (t) = u„(t - т/2), где Т/2 = В и) - время задержки, равное половине периода питающей сети, частота питающей сети.

Блок выделения знака напряжения из сигнала 0< (С) формирует прямоугольные импульсы единичной амплитуды, фаза которых совпадает с фазой 0 (t)

U (t) = sgnU (t) На выходы блока 5 перемножения поступают сигналы с выходов суммато3® ® ) ( и блока выделения знака напряжения Up(t). На его выходе формируется напряжение по знаку, (ь) =О,(+)u (t} ф 1(В+О,(+,-туг))ьц и u„(+) =

0„(+) и 0„(4}+u„(t-òô) sgr о„(ц.

Полярность 0 () зависит от соотношения фаз 0>(t) и 04(t), если эти сигналы совпадают по фазе, то выходное напряжение блока 5 перемножения u (t) положительно, если они в противофазе .- то отрицательно

В установившемся режиме работы сети ток в тяговой сети представляет периодическую функцию времени с. периодом Т, поэтому о (й) =U,(à Tp.)=-u,(ц.

936

Следовательно, Uz И „(6) Щи 0„®-0„() 6 и 0„() =P

Напряжение на рельсах определяется рабочими токами электровозов мало. В результате первый и .второй пороговые элементы 7 и 8 имеют на выходах низкие потенциалы, которые действуют на входах элемента И 9, напряжение на его выходе также равно 0, выключатель 10 замкнут.

При касание ковшом экскаватора 14 контактного провода 13 ток в тяговой сети возрастает, а на рельсах увеличивается напряжение. Сигнал 1 на первом входе сумматора 3, пропорциональный току в тяговой сети увеличивается, а на втором входе с момента касания в течение времени Т/2 действует сигнал попорциональный 26 току до касания. Следовательно, на выходе сумматора 3 s течение времени Т/2 формируется напряжение, пропорциональное разности токов в тяговой сети после и до касания, 23 его фаза совпадает с фазой тока. Так как напряжение с выхода трансформатора 1.тока после касания увеличива ется, сигнал на выходе блока 5.перемножения имеет пояожительную поляр- зв ность, в результате чего срабатывает первый пороговый элемент 7. Второй пороговый элемент 8 также срабатывает за счет действия на его входе выпрямленного выпрямителем 6 высокого напряжения на рельсах. Таким образом, на обоих входах логического элемента И 9действуют высокие потенциалы,он переключается и через исполнительный элемент 11 производит отключение выключателя 10.

Так как в случае касания ковшом экскаватора контактного провода при любом характере переходного процесса, на входе первого порогового элемента 7, с момента касания в течение времени Т/2 действует сигнал, пропорциональный разности токов в тяговой сети до и после касания, то срабатывание устройства не зависит от начальных условий, т.е, значений тока и напряжения в момент касания.

При изменениях тока в тяговой сети, обусловленных включениями и отключениями электровозов, изменениями нагрузок и т.д., на выходе сумматора 3 в течение времени Т/2действует сигнал, пропорциональный разности токов после и до изменения. Ф=.за этой разности

158 6 совпадает с фазой тока в случае его увеличения, и противоположна фазе тока при его уменьшении. Поэтому при увеличении тока на выходе блока 5 перемножения напряжение положительно, оно вызывает срабатывание первого порогового элемента 7, а при умень" шении отрицательно, и не приводит к срабатыванию первого порогового элемента 7. В нормальных режимах второй пороговый элемент 8 не переключается, так как напряжение на рельсах, . обусловленное рабочими токами элект" ровозов мало. На втором входе элемен« та И 9 с выхода второго порогового элемента 8 действует нулевой потенциал, следовательно, он не переключается и не вызывает срабатывания защиты. Однако импульсные помехи на входах второго порогового элемента 8 при изменениях тока в тяговой сети вызывают его переключение и приводят к ложному срабатыванию за" щиты. Элемент И 9 переключается только при наличии высоких потенциалов на выходах первого и второго пороговых элементов 7 и 8. Так как первый пороговый элемент переключается только при увеличении тока в тяговой сети и сохраняет свое состояние при ,его уменьшении, то вероятность ложных срабатываний при изменениях тока уменьшается, что способствует повышению надежности функционирования защиты.

Таким образом, введение в устройство блока выделения знака напряжения и блока реремножения повышает надежность функционирования защиты путем снижения вероятности ложных срабатываний.

Использование предлагаемого устройства повышает электробезопасность работ на открытых горных разработках.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключе-: ния тяговой сети при замыкании на землю, содержащее трансформатор тока, сумматор, к одному входу которого подключен выход трансформатора тоха непосредственно а к другому - через блок задержки, первый пороговый элемент, второй пороговый элемент, вход которого через выпрямитель подключен к заземленному рельсу, элемент И, к входам которого подсоединены вы936158

Состави1ель О.Лисицин

Редактор Н. Воловик Техред М. Рейвес Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4234/62 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ходы пороговых элементов, а выход через исполнительный элемент воздействует на привод выключателя, о тл и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повышения надежности функционирования, дополнительно введены блок выделения знака напряжения и блок перемножения, причем первый вход блока перемножения подсоединен к выходу сумматора,а второй — к вы- 1О ходу блока выделения знака напряжения, вход которого соединен с выходом трансформатора тока, а выход блока перемножения подключен ко входу первого порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1т 723714, кл. Н 02 H 3/08, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2655866, 07.08 78.