устройство защиты от коротких замыканий

Формула изобретения

1. Устройство защиты от коротких замыканий, содержащее три фазных и нулевой выводы для подключения к контролируемой линии, фильтр обратной последовательности, исполнительный элемент с тормозной и рабочей обмотками, первый, второй и третий выпрямительные блоки, измерительный трансформатор тока фазы А, первая клемма выходной обмотки которого соединена с первой входной клеммой первого выпрямительного блока, первый конденсатор, клеммы которого соединены с соответствующими выходными клеммами первого выпрямительного блока и клеммами тормозной обмотки исполнительного элемента, измерительный трансформатор тока обратной последовательности, первая клемма первичной обмотки которого соединена с первой выходной клеммой фильтра обратной последовательности, а первая и вторая клеммы выходной обмотки соединены, соответственно, с первой и второй входными клеммами второго выпрямительного блока и с клеммами фильтра из последовательно соединенных второго конденсатора и первого дросселя, измерительный трансформатор тока нулевого проводника, первая клемма выходной обмотки которого соединена с первой входной клеммой третьего выпрямительного блока, выходные клеммы которого соединены с выходными клеммами второго выпрямительного блока, клеммами фильтра из последовательно соединенных третьего конденсатора и второго дросселя и с клеммами рабочей обмотки исполнительного элемента, отличающееся тем, что введены измерительный трансформатор тока фазы А и нулевого проводника, первая клемма выходной обмотки которого соединена с первой входной клеммой фильтра обратной последовательности, измерительный трансформатор тока фазы В и нулевого проводника, первая клемма выходной обмотки которого соединена со второй входной клеммой фильтра обратной последовательности, третья входная клемма которого соединена со вторыми клеммами выходных обмоток измерительного трансформатора тока фазы А и нулевого проводника и измерительного трансформатора тока фазы В и нулевого проводника, первый переключатель, группа входных клемм которого соединена с группой клемм выходной обмотки измерительного трансформатора тока фазы А, а выходная клемма соединена со второй входной клеммой первого выпрямительного блока, второй переключатель, входная клемма которого соединена со второй выходной клеммой фильтра обратной последовательности, а группа выходных клемм соединена с группой клемм входной обмотки измерительного трансформатора тока обратной последовательности, третий переключатель, группа входных клемм которого соединена с группой клемм выходной обмотки измерительного трансформатора нулевого проводника, а выходная клемма соединена со второй входной клеммой третьего выпрямительного блока, а также первый и второй резисторы и первый и второй замыкающие контакты исполнительного элемента, выполненные с выдержкой времени на замыкание, при этом первая клемма первого резистора соединена с первой клеммой первого конденсатора, а вторая соединена с первой клеммой первого замыкающего контакта исполнительного элемента, вторая клемма которого соединена со второй клеммой первого конденсатора, первая клемма второго резистора соединена с первой клеммой рабочей обмотки исполнительного элемента, а вторая соединена с первой клеммой второго замыкающего контакта исполнительного элемента, вторая клемма которого соединена со второй клеммой рабочей обмотки исполнительного элемента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтр обратной последовательности содержит последовательно соединенные первый резистор, первая клемма которого является клеммой регулирующего контакта, второй резистор, первый конденсатор, первая клемма которого является первой входной клеммой упомянутого фильтра, а вторая является второй входной и первой выходной клеммами упомянутого фильтра, третий резистор, четвертый резистор, первая клемма которого является клеммой регулирующего контакта, а вторая клемма является третьей входной клеммой фильтра, и второй конденсатор, вторая клемма которого является второй выходной клеммой упомянутого фильтра и соединена с первой клеммой первого резистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты от коротких замыканий.

Известно устройство, содержащее магнитный пускатель, выполненный в виде контактора и двух встроенных в него тепловых реле защиты [1].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее три фазных и нулевой проводники, исполнительный элемент с тормозной и рабочей обмотками, измерительный трансформатор тока фазы А, первая и вторая клеммы выходной обмотки которого соединены соответственно с первой и второй входными клеммами первого выпрямительного блока, к выходным клеммам которого подключены клеммы первого конденсатора, параллельно которому включена тормозная обмотка исполнительного элемента, фильтр обратной последовательности, к выходным клеммам которого подключены клеммы первичной обмотки измерительного трансформатора тока обратной последовательности, выходные клеммы вторичной обмотки которого соединены с входными клеммами второго выпрямительного блока, измерительный трансформатор тока нулевого проводника, клеммы выходной обмотки которого соединены с выходными клеммами третьего выпрямительного блока, выходные клеммы которого соединены с выходными клеммами второго выпрямительного блока, входными клеммами фильтра из последовательно соединенных второго конденсатора и первого дросселя, и с входными клеммами рабочей обмотки исполнительного элемента, а также фильтр из последовательно соединенных третьего конденсатора и второго дросселя, клеммы которого соединены с входными клеммами второго выпрямительного блока [2].

Недостатком устройства является относительно низкое качество защиты, обусловленной, в частности, отсутствием средств настройки чувствительности и изменения коэффициента возврата устройства.

Требуемый технический результат заключается в повышении качества защиты.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее три фазных и нулевой выводы для подключения к контролируемой линии, фильтр обратной последовательности, исполнительный элемент с тормозной и рабочей обмотками, первый, второй и третий выпрямительные блоки, измерительный трансформатор тока фазы А, первая клемма выходной обмотки которого соединен с первой входной клеммой первого выпрямительного блока, первый конденсатор, клеммы которого соединены с соответствующими выходными клеммами первого выпрямительного блока и клеммами тормозной обмотки исполнительного элемента, измерительный трансформатор тока обратной последовательности, первая клемма первичной обмотки которого соединена с первой выходной клеммой фильтра обратной последовательности, а первая и вторая клеммы выходной обмотки соединены соответственно с первой и второй входными клеммами второго выпрямительного блока и с клеммами фильтра из последовательно соединенных второго конденсатора и первого дросселя, измерительный трансформатор тока нулевого проводника, первая клемма выходной обмотки которого соединена с первой входной клеммой третьего выпрямительного блока, выходные клеммы которого соединены с выходными клеммами второго выпрямительного блока, клеммами фильтра из последовательно соединенных третьего конденсатора и второго дросселя и с клеммами рабочей обмотки исполнительного элемента, введены измерительный трансформатор тока фазы А и нулевого проводника, первая клемма выходной обмотки которого соединена с первой входной клеммой фильтра обратной последовательности, измерительный трансформатор тока фазы В и нулевого проводника, первая клемма выходной обмотки которого соединена со второй входной клеммой фильтра обратной последовательности, третья входная клемма которого соединена со вторыми клеммами выходных обмоток измерительного трансформатора тока фазы А и нулевого проводника и измерительного трансформатора тока фазы В и нулевого проводника, первый переключатель, группа входных клемм которого соединена с группой клемм выходной обмотки измерительного трансформатора тока фазы А, а выходная клемма соединена со второй входной клеммой первого выпрямительного блока, второй переключатель, входная клемма которого соединена со второй выходной клеммой фильтра обратной последовательности, а группа выходных клемм соединена с группой клемм входной обмотки измерительного трансформатора тока обратной последовательности, третий переключатель, группа входных клемм которого соединена с группой клемм выходной обмотки измерительного трансформатора нулевого проводника, а выходная клемма соединена со второй входной клеммой третьего выпрямительного блока, а также первый и второй резисторы и первый и второй замыкающие контакты исполнительного элемента, выполненные с выдержкой времени на замыкание, при этом первая клемма первого резистора соединена с первой клеммой первого конденсатора, а вторая - соединена с первой клеммой первого замыкающего контакта, вторая клемма которого соединена со второй клеммой первого конденсатора, первая клемма второго резистора соединена с первой клеммой рабочей обмотки исполнительного элемента, а вторая - соединена с первой клеммой второго замыкающего контакта, вторая клемма которого соединена со второй клеммой рабочей обмотки исполнительного элемента.

Кроме того, фильтр обратной последовательности содержит последовательно соединенные первый резистор, первая клемма которого является клеммой регулирующего контакта, второй резистор, первый конденсатор, первая клемма которого является первой входной клеммой упомянутого фильтра, а вторая - является второй входной и первой выходной клеммами упомянутого фильтра, третий резистор, четвертый резистор, первая клемма которого является клеммой регулирующего контакта, а вторая клемма является третьей входной клеммой фильтра, и второй конденсатор, вторая клемма которого является второй выходной клеммой упомянутого фильтра и соединена с первой клеммой первого резистора.

На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема устройства защиты от коротких замыканий; на фиг.2 - фильтра обратной последовательности.

Устройство защиты от коротких замыканий (фиг.1) содержит первый 1 (фаза А), второй 2 (фаза В) и третий 3 (фаза С) фазные проводники и нулевой проводник 4, измерительный трансформатор 5 тока фазы А, измерительный трансформатор 6 тока фазы А и нулевого проводника, измерительный трансформатор 7 тока фазы В и нулевого проводника, измерительный трансформатор 8 тока обратной последовательности, измерительный трансформатор тока нулевого проводника 9, фильтр 10 обратной последовательности, первый 11, второй 12 и третий переключатели, первый 14, второй 15 и третий 16 выпрямительные блоки, первый конденсатор 17, первый 18 и второй 19 резисторы, третий конденсатор 20, второй 21 и первый 22 дроссели, второй конденсатор 23, исполнительный элемент 24 с тормозной 24-1 и рабочей 24-2 обмотками, первый 25 и второй 26 замыкающие контакты, при этом первая клемма выходной обмотки измерительного трансформатора 5 тока фазы А соединена с первой входной клеммой первого выпрямительного блока 14, клеммы первого конденсатора 17 соединены с соответствующими выходными клеммами первого выпрямительного блока 14 и клеммами тормозной обмотки 24-1 исполнительного элемента 24, первая клемма первичной обмотки измерительного трансформатора 12 тока обратной последовательности соединена с первой выходной клеммой фильтра 10 обратной последовательности, а первая и вторая клеммы выходной обмотки соединены соответственно с первой и второй входными клеммами второго выпрямительного блока 15 и с клеммами фильтра из последовательно соединенных второго конденсатора 23 и первого дросселя 22, первая клемма выходной обмотки измерительного трансформатора 9 тока нулевого проводника соединена с первой входной клеммой третьего выпрямительного блока 16, выходные клеммы которого соединены с выходными клеммами второго выпрямительного блока 15, клеммами фильтра из последовательно соединенных третьего конденсатора 20 и второго дросселя 21 и с входными клеммами рабочей обмотки 24-2 исполнительного элемента 24, первая клемма выходной обмотки измерительного трансформатора 6 тока фазы А и нулевого проводника соединена с первой входной клеммой фильтра 10 обратной последовательности, первая клемма выходной обмотки измерительный трансформатора 7 тока фазы В и нулевого проводника соединена со второй входной клеммой фильтра 10 обратной последовательности, третья входная клемма которого соединена со вторыми клеммами выходных обмоток измерительного трансформатора 6 тока фазы А и нулевого проводника и измерительного трансформатора 7 тока фазы В и нулевого проводника, группа входных клемм первого переключателя 11 соединена с группой клемм выходной обмотки измерительного трансформатора 5 тока фазы А, а выходная клемма cоединена со второй входной клеммой первого выпрямительного блока 14, входная клемма второго переключателя 12 соединена со второй выходной клеммой фильтра 10 обратной последовательности, а группа выходных клемм соединена с группой клемм входной обмотки измерительного трансформатора 8 тока обратной последовательности, группа входных клемм третьего переключателя 13 соединена с группой клемм выходной обмотки измерительного трансформатора 9 нулевого проводника, а выходная клемма соединена со второй входной клеммой третьего выпрямительного блока 16, первая клемма первого резистора 18 соединена с первой клеммой первого конденсатора 17, а вторая - соединена с первой клеммой первого замыкающего контакта 25, вторая клемма которого соединена со второй клеммой первого конденсатора 17, первая клемма второго резистора 19 соединена с первой клеммой рабочей обмотки 24-2 исполнительного элемента 24, а вторая - соединена с первой клеммой второго замыкающего контакта 26, вторая клемма которого соединена со второй клеммой рабочей обмотки 24-2 исполнительного элемента 24.

Первый 25 и второй 26 замыкающие контакты выполнены с выдержкой времени на замыкание, а основные контакты рабочей обмотки 24-2 исполнительного элемента 24 включены в цепи фазных и нулевого проводников и на фиг.1 не показаны.

Фильтр 10 обратной последовательности (фиг.2) содержит последовательно соединенные первый резистор 27, первая клемма которого является клеммой регулирующего контакта, второй резистор 28, первый конденсатор 31, первая клемма которого является первой входной клеммой 10-1 упомянутого фильтра, а вторая - является второй входной 10-2 и первой выходной клеммами упомянутого фильтра, третий резистор 29, четвертый резистор 30, первая клемма которого является клеммой регулирующего контакта, а вторая клемма является третьей входной клеммой 10-3 фильтра, и второй конденсатор 32, вторая клемма которого является второй выходной клеммой 10-4 упомянутого и соединена с первой клеммой первого резистора 27.

Работает устройство защиты от коротких замыканий следующим образом.

Рабочая обмотка 24-2 обтекается током, пропорциональным токам обратной последовательности I₂, формируемого на выходе фильтра 10, и нулевой последовательности 3I₀, формируемого на выходе измерительного трансформатора тока нулевого проводника 9. Тормозная обмотка 24-1 исполнительного элемента 24 включена встречно рабочей обмотке 24-2 и обтекается током, пропорциональным току одной из фаз (фазы А). При наличии торможения происходит загрубление чувствительности устройства при его возврате.

Чувствительность устройства по току I₂ регулируется путем изменения числа включенных витков обмотки трансформатора 8 с помощью второго переключателя 12, а чувствительность устройства по току 3I₀ регулируется путем изменения числа включенных витков обмотки трансформатора 9 с помощью третьего переключателя 13.

Тормозная обмотка 24-1 исполнительного элемента 24 включена встречно рабочей обмотке 24-2 и обтекается током, пропорциональным току одной из фаз (фазы А). Шунтирование рабочей обмотки 24-2 после замыкания второго замыкающего контакта 26 позволяет увеличить коэффициент возврата устройства. Для предотвращения возврата исполнительного элемента 24 при шунтировании его рабочей обмотки 24-2 предусмотрено одновременное шунтирование его тормозной обмотки при замыкании первого замыкающего контакта 25.

На выходе фильтра 10 обратной последовательности для исключения влияния пятой гармонической составляющей на работу рабочей обмотки 24-2 установлен фильтр, образованный дросселем 22 и конденсатором 23. Для сглаживания выпрямленного тока и повышения надежности срабатывания исполнительного элемента 24 в цепи его тормозной обмотки 24-1 включен первый конденсатор 17.

Таким образом, благодаря введению дополнительных элементов и связей, в частности, первого и второго резисторов и замыкающих контактов и первого, второго и третьего переключателей, позволяющих производить настройку чувствительности и изменения коэффициента возврата устройства, повышается качество защиты.

Источники информации

[1] В. В. Москаленко. Электрический привод. -М.: Мастерство, Высшая школа, 2000, с.269, рис.10.31

[2] Чернобровой Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1998, с.464.