Гооударотееииый комитет по делам изаоретений и открытий (53) УДК621. 316. .925(088.8) В. Ф. Антонов, О. И. Благов, В.С. Дзюбан, А. Г. 3 воры гйн, В. И. Иикрюков, 6. А. Попов, Г. П. Савельев и А. С. Семенов 4

1 " :

Ордена Октябрьской Революции и ордена )Трудовогр Красного

Знамени институт горного дела им. A.A Сддчинс кого (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕПЬНОИ

СЕТИ

Изобретение относится к автоматизации распределительных сетей, характеризукхцихся отсутствием селективной защиты, и, в частности, предназначено для автоматического вос5 становления подземных распределительных сетей на угольных и сланцевых шахтах. В этих сетях по условиям техники безопасности и технологии производства практически невозможно осуществить GBJleKTNBHQGTb максимальной токовой защиты ни за счет выдержек времени, ни за счет уставок по току срабатывания (невозможно использовать токовую отсечку из-за малой раз- 5 ницы токов короткого замыкания в начале и конце линий), ни посредством

l применения сложных видов защит недопустимое увеличение габаритов и усложнение шахтного подземного элект- 2о рооборудования), а также запрещается автоматическая подача напряжения на участки с короткими замыканиями.

Известен способ автоматического восстановления распределительных . сетей, характеризующийся тем, что восстановление сети осуществляется посредством поочередного АПВ ячеек, выключенных как максимальной токовой защитой, так и защитой минимального напряжения, с предварительной проверкой перед включением каждой ячейки состояния изоляции ее участка по отношению к земле и с блокировкой включения ячейки с неисправным участком. При этом на промежуточных .подстанциях распределительной сети вводные и фидерные ячейки, кроме ячеек, питающих двигатели и трансформаторы, устанавливают в режим однократной деблокировки на включение после срабатывания максимальной токовой защиты (1).

Недостатками этого способа являются воэможность автоматической подачи напряжения на участки с короткими замыканиями и последующая заз 95 154 держка включения исправных участков, т.е. невозможность автоматического восстановления сети, в случае, если короткое замыкание возникает не на оконечном, а на промежуточном участке. При этом снижается безопасность подземного электроснабжения в угольных шахтах и вызываются простои технологических объектов вследствие перерывов в электроснабжении. Кроме того, этот способ неприменим, если распределительная сеть оснащена ячейками без устройства АПВ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для реализации способа (1), содержащее блоки АПВ и блокировочные реле утечки. Блоки АПВ осуществляют однократное автоматическое включение ячеек при их отключении вследствие кратковременного (не более 3 мин) перерыва в питании, а также после срабатывания максимальной токовой защиты (при работе ячеек в режиме АПВ

Ьез блокировки после срабатывания

25 указанной защиты) f?).

Шахтная распределительная сеть (фиг. 1) построена по многоуровневой радиальной схеме и состоит из главной поверхностной 1, центральной подземной 2 и распределительных

3 и 4 подстанций. Причем подстанции 1, 2 и 3 имеют в своем составе вводные 5 и фидерные 6 ячейки. Подстанции соединены между собой силовыми кабелями (жирные линии). Датчики 7 срабатывания максимальной токовой защиты (ИТЗ), а также цепи управления 8 и 9 каждой ячейки соединены при помощи средств связи 10 с Ьлоком логики.

Однако блокировочные реле утечки, которыми оснащаются только фидерные ячейки, контролируют сопротивление участков ячеек относительно земли в выключенном состоянии и если оно понижено (менее 300 кОм), то не разрешают включение ячеек. Кроме того, в известном устройстве блокировочные реле Утечки не во всех слУчаях обнаРуживают межфазные короткие замыкания в .высоковольтных кабелях, так как эта задача не является их функциональным назначением.

Цель изобретения вЂ” повышение быст- „. родействия и безопасности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического восстановления распределительной сети, 45 состоящей из ячеек нескольких уровней с вводной и фидерными ячейками на каждом уровне, содержащее датчики срабатывания максимально-токовой защиты каждой ячейки, блоки управления выклю50 чателями ячеек, блок логики и реле времени, блок логи ки выполнен в виде контрольно-управляющих модулей по числу ячеек распределительной сети, причем первый вход каждого контрольно-управr C ляющего модуля соединен с выходом ре- ле времени, второй вход - с датчиком сраЬатывания максимальной токовой защиты соответствующей ячейки, третий

9 4 вход контрольно-управляющего модуля вводной ячейки каждого уровня соединен с первыми выходами контрольноуправляющих модулей фидерных ячеек этого уровня, а первый выход контрольно-упра вляюще го модуля вводной ячейки соединен с третьим входом контрольно-управляющего модуля питающей ее фидерной ячейки высшего уровня, второй выход каждого контрольно-управляацего модуля соединен с Ьлоком управления выключателя соответствующей ячейки и входом реле времени.

Кроме того, с целью повышения экономичности и ремонтопригодности путем унификации> каждый контрольноуправляющий модуль содержит RS-триггер, два элемента 2И-НЕ, элемент НЕ и исполнительный орган, причем Rвход триггера соединен с клеммой первого входа модуля, S-вход через элемент HE связан с первыми входами первого и второго элементов 2И-НЕ и клеммой второго входа модуля, выход триггера соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с клеммой первого выхода модуля, второй вход второго элемента 2И-ЙЕ соединен с клеммой третьего входа модуля, а выход соединен с входом исполнительного органа, выход которого соединен с клеммой второго выхода модуля.

На фиг. 1 представлены обобщенная схема шахтной подземной распределительной сети 6 кВ и привязка к ней устройства для ее автоматического восстановления, на фиг. 2 вЂ” структурная схема блока логики (применительно к схеме распределительной сети на фиг. 1) и функциональная схема контрольно-управляющего модуля.

5 95

Блок логики (фиг. 2) содержит контрольно-управляющие модули 11 и реле времени 12. Количество контрольно-управляющих модулей равно количеству ячеек распределительной сети, причем отдельные модули соответствуют определенным фидерным 6 или вводным ячейкам 5, а ряды модулей по расположению и их количеству соответствуют подстанциям 1-4 и расположению и количеству ячеек в них. Каждый модуль содержит логические элементы два 2И-НЕ 13 и 14, НЕ l5, RS-триггер .16 и исполнительный элемент, например электромагнитное реле 17, с идентичными внутренними соединениями между ними в каждом из модулей. Причем точка 18, являющаяся выходом модуля, соединена с выходом элемента

2И-НЕ 13, один вход которого соединен с выходом R RS-триггера 16, а другой вЂ” с входами элементов HE 15, 2И-НЕ 14 и точкой 19 модуля. Второй вход элемента 2И-НЕ 14 соединен с точкой 20, являющейся входом модуля.

Выход элемента 2И-HE 14 соединен с исполнительным элементом 17, выход которого соединен с точкой 2 1 модуля °

Выход элемента HE 15 соединен с Sвходом триггера 16, К-вход которого соединен с точкой 22 модуля.

Каждый модуль соединен через точку 19 с соответствующими, датчиками

7 МТЗ ячеек через точку 22 с выходом реле времени 12, а через точку 21 с входом реле времени 12 и цепями управления 8 и 9 соответствующих ячеек. Выходы модулей (точки 18), соответствующих фидерным ячейкам 6, соединены . с входами иодулей (точки 20), соответствующих вводным ячейкам 5, питающих данную группу фидерных ячеек, а выход модулей (точки 18), соответствующих вводным ячейкам 5, соединены со входами (точки 20) модулей, соответствующих фидерным ячейкам 6, питающих вводные 5 ячейки.

Работа каждого модуля происходит следующим образом.

В нормальном режиме, когда я чейка, которой он соответствует, включена, а токовый режим не превышает допустимый, на вход 19 поступает сигнал с низким уровнем "0". Поэтому сигнал на выход не проходит и, следовательно, на выходах обоих элемен" тов 2И-HE l3 и 14 сохраняется сигнал с высоким уровнем "1".

В исходном (нориальном)состоянии на R u S-входах триггера 16 имеются

1549 б сигналы с высоким уровнем "1", а следовательно, на его выходе сигнал с низким уровнем "0".

При срабатывании НТЗ ячейки с ее датчика МТЗ на модуль (точка 19) поступает сигнал с высоким уровнем

"1", вследствие чего на выходе модуля (точка 18) появляется сигнал

"0", так как сигнал с ИТЗ, пройдя

to через элемент НЕ 15, переключает триг.гер 16, и íà его выходе образуется тоже сигнал "1". На втором элементе 2И-НЕ 14 сигнал появляется только в тои случае, если нет запрещающего сигнала "0" на входе этого модуля (точка 20),когда такого сигнала нет, то на выходе этого элемента появляется сигнал "0", что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 17, с выхода которого (точка 21) сигналы поступают с одной стороны на запуск реле времени

12, а с другой - в цепи дистанционного управления 8 и 9 ячейки, с которой поступил сигнал.о срабатывании

МТЗ (сигнал запрета на включение).

По истечении заданного времени с реле 12 на К-вход триггера 16 модуля поступает кратковременный сигнал

3р "0", который переводит три г гер в исходное (с сигналом "0" на выходе) состояние. Таким образом, происходит "стирание" памяти о срабатывании ИТЗ и выключении данной ячейки, так как хотя и имеется сигнал "1" в точке 19 сигнал "0" на выходе модуля пропадает из-эа появления сигнала "0" с выхода триггера.

Работа предлагаемого устройства происходит следующим образои.

При коротком замыкании, например, в точке К1 (фиг. 1) из-за действия МТЗ происходит неселективное отключение соответствующих фидер45 ных и вводных ячеек на подстанциях

4,3,2 и, в пределе 1. При этом в точки 19 модулей ячеек, выключенных по ИТЗ, поступают сигналы с их датчиков 7, Исполнительный элеиент о 17 модуля 11 фидерной ячейки 6 с неисправным присоединением срабатывает {блокирует эту ячейку и запус" кает реле времени), так как на его входе (точка 20) нет сигнала "0", 55 а на выходе этого модуля появляется сигнал "0", который поступает на вход модуля 11, соответствующего вводной ячейке 5 подстанции 4, питающей данную фидерную ячейку. Это при.

95154 формуца изоЬретения

7 водит к тому, что исполнительный элемент модуля, соответствующего данной вводной ячейке, не сработает, хотя и имеется сигнал с датчика ИТЗ этой ячейки, который формирует на выходе модуля 11 сигнал "О", поступающий на модуль 11 соответствующий фидерной ячейке 6 подстанции 3. Таким образом, вводная ячейка 5 подстанции 4 оказывается не заблокированной, т.е. подготовленной к госледующему включению.

После восстановления распредсети . (включении вводных и фидерных ячеек с исправными присоединениями), которое происходит сверху вниз, сигнал с реле времени 12 "стирает" память (сигнал "О") с выхода ячейки с неисправным присоединением и заблокированной от включения, тем самым подготавливает устройство к последующей работе, т.е. дает возможность устройству определить ячейку с вновь возникшим короткозамкнутым присоединением.

Пример 1. Полностью централизованное восстановление. Все ячейки распределительной сети находятся в режиме без устройств АПВ и без блокировки включения после срабатывания токовой защиты. Короткое замыкание происходит в точке К2. Вследствие короткого замыкания максимальная токовая защита выключает соответствующие фидерные и вводные ячейки на подстанциях 3 и 2, а защита мини35 мального напряжения выключает все остальные ячейки на подстанциях 3, 2 и 1, а также все ячейки и на подстанции 4. Сигналы о всех этих вы4О ключениях при помощи средств связи

10 поступают вблок логики 23,,который, выявив цепочку ячеек, выключенных максимальной токовой защитой, и последнюю в ней ячейку посылает сигналы (дает разрешение) на включение всех выключенных ячеек, кроме указанной последней, т.е, фидерной ячейки с поврежденным участком на подстанции 3, и всех ячеек на подстанции 4.

fl р и м е р 2. Централизованное восстановление с использованием АПВ.

Все ячейки распредсети находятся в режиме Alll3 с Ьлокировкой включения после срабатывания максимальной токовой защиты. Короткое замыкание также происходит в точке К2. После короткого замыкания имеет место выключение ячеек и передача сигналов, указанных в примере 1. Блок логики, выполнив указанные в примере 1 операции, посылает на все ячейки, выключенные максимальной токовой защитой, кроме фидерной ячейки с поврежденным участком на подстанции 3, сигналы, которые используются для их деблокировки, после чего все деблокированные ячейки, а также все ячейки, выключенные защитой минимального напряжения, включаются своими устройствами АПВ.

Следовательно, предлагаемое устройство автоматического восстановления распределительных сетей обеспечивает по сравнению с известным повышение безопасности энергоснаЬжения, так как исключает автоматическую подачу напряжения на участки с короткими замыканиями, сокращение простоев потреЬителей из-за перерывов в электроснаЬжении, так как обеспечивает восстановление сети при возникновении коротких замыканий не только на оконечных, но и на промежуточных, участках и расширение области применения автоматического восстановления за счет распространения его на сети, имеющие в своем составе ячейки без блоков АПВ.

1. Устройство для автоматического восстановления распределительной сети, состоящей из ячеек нескольких уровней с вводной и фидерными ячейками на каждом уровне, содержащее датчики сраЬатывания максимально-токовой защиты каждой ячейки, блоки управления выключателями ячеек, блок логики и реле времени, о т л и ч авЂ” ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и безопасности, блок логики выполнен в виде контрольно-управляющих модулей по числу ячеек распределительной сети, причем первый вход каждого контрольно-управляющего модуля соединен с выходом реле времени, второй вход вЂ” с датчиком срабатывания максимальной токовой защиты соответствующей ячейки, третий вход контрольно-управляющего модуля вводной ячейки каждого уровня соединен с первыми выходами контрольно-управляющих модулей фидерных ячеек этого уровня, а первый выход контрольно-управляющего модуля вводной ячейки соединен с третьим. 951549

10 входом контрольно-управляющего модуля питающей ее фидерной ячейки высше го уро вня, второй выход каждого контрольно-управляющего модуля соединен с блоком управления выключателя соответствующей ячейки и входом реле времени.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности и ремонто-пригодности путем унификации, каждый контрольно-управляющий модуль содержит R5-триггер, два элемента 2И-НЕ, элемент НЕ и исполнительный орган, причем К-вход триггера соединен с клеммой перво го входа модуля, 5 - вход через элемент НЕ связан с первыми входами первого и второго элементов

2И-НЕ и клеммой второго входа модуля, выход триггера соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с клеммой первого выхода модуля, второй вход второго элемента 2И-НЕ соединен с клеммой третьего входа модуля, а выход соединен с входом исполнительного органа, выход которого соединен с клеммой второго выхода модуля. о Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шамро Ю.А., Семенов А.С., Сергиенко В.Е. Высоковольтные взрывозащищенные ячейки типа ЯВ-6400 и применение их в системе электроснабжения угольных шахт. М., Нромышленll ная энергетика", 1973, с. 23-26.

2. Руководство по ревизии, наладке и испытанию подземных электро о установок шахт. М., "Недра", 1977.

Устройство для автоматического восстановления распределительной сети

Похожие патенты: