Устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6 ) Дополнительное к авт. свкд 51)М. Кл. 21) 2599511/242)Заявлено 02 Н 3/О заявки,% с присоединение ауднрстнаннмй комнт СССР(23) Приоритет делам изобретений н открытнй 15,07,80. Бюллетен(53) УД К 6213 925 (088 8) ублккова ата опубликования описания 15,07.80. К, Ванин 1) Заявитель нинградский ордена Ленина полите им. М, И. Калинина кии институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ И ПЕРЕГРУЗО В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАносительно большая потребляемаясчет работы датчиков в режиме я женил ы5 меен. т сраИзобретение относится к электротехник а именно к устройствам релейной защиты электрического оборудования от сверхтоко и перегрузок как симметричных, так и н симметричных) и тепловых повреждений,званных ими. Известны аналогичные устройства зашить выполненные с использованием как электр ханических, так и полупроводниковых эле тов, а также элементов аналоговой техни.ки 11.Эти устройства имеют ряд недостатков,ограничивающих их применение,Так, индукционные реле потребляют болмощность от датчиков тока, имеют ступенчрегулировку тока срабатывания, невысокуюточность и надежность, .Известно устройство токовой защиты сдержкой времени, содержащее датчики токфильтры основной частоты, блоки пуска ивозврата, элемент времени, выполненный нВС-цепи, исполнительный орган 12).Недостатками этого устройс 1 ва являютсяневозможность перестройки характеристики баты вания отмощность 1,занасыщения) .Известно также устройство, содержащее датчики тока, источник стабильного напр интегрирующий конденсатор с транзисторами в цепях заряда и разряда, пороговый элементи выходной оргрн 31.К недостаткам этого устройства можно отнести невозможность изменения характеристики срабатывания, отсутствие плавной регулировки времени срабатывания и возврата.В настоящее время известны устройства, выполненные с использованием операционных усилителей (ОУ) постоянного тока интегрального исполнения, которые свободны от многих перечисленных недостатков. В качестве прототипа выбрано устройство, содержащее входной преобразователь, вход которого связан с выходами трансформаторов тока защищаемо. го объекта, фильтр симметричных составляю ших, вход которого подключен к выходу пре. образователя ток-нытряжение, выпрямитель, вход которого через частотный фильтр подклю.48629 20 25 50 37чен к выходу фильтра симметричных составляющих, функциональный преобразователь,вход которого подключен к выходу выпрямителя, интегратор, вход которого поцключенк выходу функционального преобразователя;детектор уровня, вход которого подключенк выходу интегратора, триггер, вход которогоподключен к выходу детектора уровня, конт.рольный элемент, управляющий работой интегратора, вход которого подсоединен к выходу выпрямителя, а выход - ко входу интегратора 141К недостаткам этого устройства можно отнести следующие: не обеспечивается минимальная выдержка времени при больших кратностях тока защищаемого объекта; не преду.смотрена простая регулировка времени срабатывания и возврата устройства; время возврата устройства в исходное состояние постоянно,т.е, не зависит от величины тока, протекающего через защищаемый объект после ликвида.ции тока перегрузки или сверхтока.Цель изобретения - устранение отмеченныхнедостатков, а именно повышение надежностифункционирования и увеличения быстродействия.Укаэанная цель достигается тем, что в из(веСтное устройство для защиты от сверхтокови перегрузок в электрической сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока,одключенные к защищаемому объекту, выходы которых соединены со входами соответствующих преобразователей ток-напряжение,выходы которых подключены ко входам совмещенного фильтра, выход последнего черезпоследовательно соединенные формировательмодуля и функциональный преобразователь/соедйнен с первым входом интегратора, выходкоторого через детектор уровня подключенко входу выходного блока, введен блок от.сечки, вход которого подключен к выходуформирователя модуля, а выход - ко входувыходного блока, причем функциональныйпреобразователь выполнен с дбполнительнымвыходом, подключенным к дополнительномувходу интегратора,На фиг, 1 представлена принципиальнаясхема устройства; на фиг. 2 - характеристикисрабатывания.Устройство содержит преобразователи 1,2,3ток-напряжение, совмещенный фильтр (фильтрсимметричных составляющих, в обратную связькоторого включена частотно-избирательнаяцепочка) 4, (возможно также последовательноесоединение фильтра симметричных составляющих и частотного фильтра), формирователь 5модуля, функциональный преобразователь 6,интегратор 7, детектор 8 уровня, блок 9 отсечки, выходной блок 10. Е 1 апряжение, про 4порциональное симметричным составляющим тока защищаемого объекта, поступает на входформирователя 5 модуля, выпрямляется исглаживается. Полученное напряжение отрица.тельной полярности с выхода 5 поступает навход блока 9 отсечки, где суммируется суставкой по току О 4, а также на входфункционального преобразователя б, где сум.мируется с уставкой по току Оз/Оу 4 оу 10, При отсутствии сверхтоков или перегрузок напря-,жение на выходе 5 меньше по величине, чем напря 1жение уставок 04 или 0 у., Величина напряжения на выходе блока отсечки 9 определяетсяпадением напряжения на стабилитроне 11 в 15 прямом направлении. Напряжение на выходеоперационного усилителя блока б в этом режиме имеет отрицательный знак. При этом"диод 12 будет закрыт и напряжение на дополнительном выходе А блока б равно нулю, а диод 13 будет открыт и напряжение на основном выходе В равно:О (-1.1О), где 1.1 - напряжение на выходе формирователя 5 модуля, пропорциональное токузащищаемого объекта Под действием. этого отрицательного напряжения интегрирующий конденсатор 14 зарядится до величины напряжения равной+О. (где 04 - напряжение стабилизации стабилитрона 15 в обратной связи интегратора) с посто.янной времени элементов 16, 14 (ЯС), При этом напряжение на выходе детектора уровня будет определяться падением напряжения на стабилитроне 17 в прямом направлении и на выходе выходного блока 10 будет присутствовать напряжение, определяемое падением напряжения на стабилитроне 18 в прямом направлении, При возрастании тока защищаемого объекта, напряжение, пропорциональное этому току, превысит уставку О . При этом знак напряжения на выходе блока б изменится на противоположный, диод 13 закроется и напряжение на выходе В блока б станет равно нулю, диод 12 откроется и напряжение на выходе А блока б будет определяться напряжением ( - Ц +О, =О, ) и коэффици.ентом передачи функционального преобразователя в этом режиме, который зависит от величины 0 . Изменяя характеристику функ.ционального преобразователя, тем самым мо.жем изменять вид характеристики срабатыва.ния устройства в целом, см. фиг. 2). Под действием этого. напряжения, поступающего 55 . 1на вход А интегратора, интегрирующий кон.денсатор 14 перезаряжается от + Оэ до - О 49(где 04 -напряжение стабилизации стабилитро.на 19 в цепи обратной связи интегратора)Устройство для защиты от сверхтоков иперегрузок в электрической сети переменноготока, содержащее трансформаторы тока, подключенные к защищаемому объекту, выходы.которых соединены со входами соответствующих преобразователей ток-напряжение, выходыкоторых подключены ко входам совмещенногофильтра, выход последнего через последова.тельно соединенные формирователь модуляи функциональный преобразователь соединенс первым входом интегратора, выход которогочерез детектор уровня подключен ко входувыходного блока, отличающеесятем, что, с целью повышения надежностифункционирования и увеличения быстродействия; в него введен блок отсечки, вход которого подключен к выходу формирователямодуля, а выход - ко входу выходного блока, причем функциональный преобразовательвыполнен с дополнительным выходом, подклю.ченным к дополнительному входу интегртора.ИстоЧники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Федосеев А, М. Релейная защита электры;ческих систем, М., "Энергия", 1976, с. 111.2. Грсйвулис Я. П. и др. - Полупроводни.ковые реле тока и напряжения. М., "Энергия",1970 с. 69,3. Авторское свидетельство СССР Ко 519808,кл. Н 02 Н 3/08, 1974,4. Патент США Ио 3942074, кл. 3 17 в ,1976. 5 7486с постоянной времени элементов 20, 14 .(Р С).Когда выходное напряжение интегратора превысит уставку Одетектора 8 уровня,на выходе последнего появляется напряжение,определяемое параметрами стабилитрона 17 вцепи обратной связи детектора 8 уровня. Этонапряжение поступает на вход блока 10, кото.рый при этом срабатывает и формирует сигнална отключение защищаемого объекта, Присверхтоке напряжение с выхода формирователя 105 модуля, пропорциональное этому току, превышает уставку Облока отсечки 9, в результате чего на его выходе появляется положительное напряжение, определяемое парамет.рами стабилитрона 11. Это напряжение поступа зетна вход блока 10, который срабатываети формирует сигнал на отключение без вы.держки времени. При уменьшении тока защищаемого объекта, а, следовательно, и напряже.ния на выходе блока 5, которое ему пропор.ционально, знак напряжения на выходе операционного усилителя блока б станет вновь отрицательным и напряжение на выходе Абудет равно нулю, а напряжение на выходе Вопределяется выражением ( - О Оу). Поддействием этого отрицательного напряженияна входе В интегратора, величина которого зависит от величины тока, протекающегопо защищаемому объекту после исчезновениясверхтока или тока перегрузки, интегрирую щий конденсатор перезаряжается от- О 9 до+0,1 с постоянной времени элементов 16, 14(В с ). При этом время возврата устройствазависит не только от выбранной постояннойвремени, но и от величины протекающеготока в режиме после ликвидации сверхтокаили перегрузки. Регулируя с помощью сопро.тивления резисторов 21 и 22 величину напря3жения, подаваемую на входы А или В интегратора, тем самым регулируемым; в определенномдиапазоне, выдержки времени срабатыванияи возврата устройства соответственно.Формирование отключающего сигнала с минимальной выдержкой времени при больших ис зависимой от величины тока при малыхкратностях тока защищаемого объекта, возможность точного согласования характеристикисрабатывания устройства с перегрузочной характеристикой защищаемого объекта, учетвлияния величины тока, протекающего по защищаемому объекту после ликвидации перегрузки или свсрхтока, на время отставания объек-;та, позволяет полностью использовать перегрузочные способности оборудования за счетболее точного контроля режима его работы.При испытании время срабатывания устройствапри большой кратности тока защищаемого 29 Ьобъекта равно 2 . На фиг. 2 показайы расчетная (соответствующая тепловой характеристике защищаемого объекта кривая 1) и опытная характеристики времени срабатывания устрой. ства при перегрузках, их рассмотрения которых видно, что воэможность регулирования харак. теристики срабатывания устройства позволяет более точно согласовать ее с тепловой харак. теристикой защищаемого объекта, При этом время срабатывания устройства при перегрузке получается максимально возможным по условию нагрева защищаемого оборудования. Выполнение учета величины тока, протекающего по защищаемому оборудованию после ликви дации перегрузки или сверхтока, на время возврата устройства в исходное состояние позволяет увеличить точность слежения за теп. ловым режимом этого оборудования. Все это позволяет повысить надежность работы защищаемого оборудования при более эффектив. ном его использовании,формула изобретения748629 г,Ь Л, Васьковаирчак СоставитТехред Редактор Г. Волко орректор М. К 1 ираж 783 Подпи БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3635, Москва, ЖРаушскаи наб., д, 4/5аказ 4378/16 но Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4