Устройство для защиты установки с параллельно включенными выпрямителями

(19) И 1) ПУБ ЗЮ 1) Н 02 Н 712 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТАго оГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56)1. Глух Е.М., Зеленов В.Е; Защита полупроводниковых преобразователей. "Энергия", 1970, с. 116-117,2. Авторское свидетельство СССР 1649096, кл. Н 02 Н 7/10, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ УС НОВКИ С ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ, содержащее три транс" форматорных функциональных преобразователя тока в напряжение, первичные обмотки первого и второго из которых предназначены для включения соответственно в первый и второй фазные провода питающей сети первого выпрямителя, а вторичные обмотки через узел суммирования сигналов и блок формирования аварийного сигнала подключены к исполнительному органу защиты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности в переходных режимах внешних коротких замыканий, в него введены трансформатор, выпрямительный мост, реагирующий орган, расширитель импульсов, формирователь положительныхи отрицательных импульсов, элемент И,РС-цепочка и резистор, а первичнаяобмотка третьего трансформаторногофункционального преобразователя предназначена для включения в третийфазный провод питающей сети второговыпрямителя, при этом узел суммирования сигналов выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которогоподключена к соединенным последовательно вторичным обмоткам всех транс-форматорных функциональных преобразователей, а вторичная обмотка соединена с входом выпрямительного моста, блок формирования аварийногосигнала выполнен в виде расширителяимпульсов, выход которого являетсявыходом блока формирования аварийносигнала, а вход соединен с выходомэлемента И, первый вход которого через реагирующий орган подключен квыходу выпрямительного моста, а втрой вход соединен с РС -цепочкой,подключенной к выходу формирователяположительных и отрицательных импульсов, вход которого подключен кному из входных полюсов выпрямительного моста, соединенному с его выхоным отрицательным полюсом через резистор, 1 11 О 1Изобретение относится к релейнойзащите и противоаварийной автоматикеи предназначено для выявления повреждений в установках, содержащих источник питания, работающий на параллельно включенные выпрямители.Известно устройство для дифференциальной защиты установки, состоящейиэ источника питания и преобразователя, содержащее защитные трансформаторы 10тока, многофазный выпрямитель и датчикпостоянного тока, имеющий сердечник спрямоугольной характеристикой намагничивания 13,Недостатком устройства является низ кая селективность при внешних коротких замыканиях ввиду того, что в дифференциальной цепи возникает большойток небаланса, обусловленный искажением Формы токов плеч защиты вследст вие насыщения магнитопроводов трансформаторов тока под действием апериодической составляющей первичного тока ибольшой вторичной нагрузки,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для защиты установки с параллельно включенными выпрямителями, содержащее три трансформатор"ных функциональных преобразователятока в напряжение, первичные обмоткипервого и второго иэ которых предназначены для включения соответственнов первый и второй Фазные провода питающей сети первого выпрямителя, а вт 1 оричные обмотки через узел суммированиясигналов и блок формирования аварийного сигнала подключены к исполнительному органу защиты 21.Недостатком известного устройства является низкая селективность при внеш 40них коротких замыканиях и искаженияхФормы вторичного сигнала вследствиенасыщения магнитопроводов трансформаторных функциональных преобразователей,сопровождающихся большими токами неба 45ланса,Цель изобретения - повышение селективности в переходных режимах внешнихкоротких замыканий.Для достижения этой цели в устройство для защиты установки с параллельновключенными выпрямителями, содержащеетри трансформаторных функциональныхпреобразователя тока в напряжение, первичные обмотки первого.и второго из ко"торых предназначены для включения со ответственно в первый и второй Фазныепровода питающей сети первого выпрямителя, а вторичные обмотки через узел 962 2суммирования сигналов и блок формирования аварийного сигнала подключены к исполнительному органу защиты, введены трансформатор, выпрямительный мост, реагирующий орган, расширитель импульсов, Формирователь положительных и отрицательных импульсов, элемент И, РС-цепочка и резистор, а первичная обмотка третьего трансфор- маторного функционального преобразователя предназначена для включения в третий фаэный провод питающей сети второго выпрямителя, при этом узел суммирования сигналов выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к соединен,ным последовательно вторичным обмоткам всех трансформаторных функциональных преобразователей, а вторичнаяобмотка соединена с входом выпрямительного моста, блок формированияаварийного сигнала выполнен в видерасширителя импульсов, выход которогоявляется выходом блока формирования аварийного сигнала, а вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого через реагирующий орган подключен к выходу выпрямительного моста, а второй вход соединен с РС -цепочкой, подключенной к выходу формирователя положительных и отрицательных импульсов, вход которого подключен к одному из входных полюсов выпрями- тельного моста, соединенному с его выходным отрицательным полюсом через резистор.На Фиг.1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства, на Фиг.2 - кривые мгновенных значений напряжений небаланса при внешних к.з, с максимальной апериодической составляющей.Устройство для защиты установки,состоящей из источника 1 питания, работающего через параллельно включенные выпрямители 2 и 3 на общую нагрузку 4, содержит три трансформаторных Функциональных преобразователя(трансреактора) 5-7 с магнитопроводами из магнитодиэлектрика, первый 5 и второй 6 трансреакторы установлены в первую и вторую фазу на входе первого выпрямителя 2, третий транс- реактор 7 установлен в третью фазу на входе второго выпрямителя 3, их вторичные обмотки соединены последовательно, а общие выводы подключенык узлу 8 суммирования сигналов, содержащему выпрямительный мост 9, к вы 1101962 4рования рабочего сигнала.Устройство работает следующим образом.Если трансреакторы работают на линейных участках характеристик намагничивания их сердечников, то при внеш нем коротком замыкании, на выходе блока 8 появляется напряжение небаланса с частотой, равной частоте источника ходу которого подключен реагирующий орган 10, который через один из входов элемента И 11, расширитель 12 импульсов, подсоединен к исполнительному органу 13, причем выпрямительный мост 9 через резистор 14, подсоединенный между одним из его входов и отрицательным полюсом, подключен к формирователю 15 положительных и отрицательных импульсов, выход послед О него через РС -цепочку 16 и 17 подсоединен к другому входу элемента И 11.Так как при внешних коротких замыканиях первичные токи содержат большие апериодические слагающие, а внутренние повреждения характеризуются однополярным током и синусоидальным с апериодической слагающей, в устройстве целесообразно применять трансформаторные функциональные преобразователи токов в напряжение с сердечниками из магнитодиэлектрика. При этом обеспечиваются идентичность характеристик ветвей намагничивания преобразователей, незначительные погрешности мгно- р 5 венных значений напряжений на выходе каждого из преобразователей и малые угловые погрешности по переходу тока через нуль, даже при работе преобразователей за пределами линейного участка характеристик намагничивания сердечников.Уставка срабатывания реагирующего органа 10 выбирается из условия отстройки от напряжений небаланса, имею 35 щих место при работе трансформаторных преобразователей 5-7 в пределах линейного участка характеристик намагничивания и обусловленных их не- идентичностью (аддитивными и мультипликативными погрешностями характеристик вход-выход трансформаторных преобразователей 5-7). Уставка срабатывания формирователя положительных и отрицательных импульсов выбирается минимально возможной, чтобы исключить погрешности в определении длительностей положительньк полуволн напряжения на резисторе 14 блока 9 форми 1 питания, которое обусловлено не- идентичностью характеристик намагничивания трансформаторных преобразователей 5-7. Формирователь 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов срабатывает в моменты переходов напряжения небаланса через нуль, Сформированный таким образом положительный импульс на его выходе, по длительности равный половине периода напряжения, поступающего на его вход, подается на РС -цепочку 16 и 17, конденсатор 17 которой через резистор 16 успевает зарядиться до порога срабатывания расширителя 12, определяемого резистивным делителем 18 и 19. Так как уставка срабатывания реагирующего органа отстраивается от максимального значения напряжения небаланса, имеющего место на линейном участке характеристик намагничивания транс- реакторов 5-7, то реагирующий орган 10 находится в области отрицательного ограничения (в несработанном состоянии) и через один из входов элемента И 11 осуществляет запрет на срабатывание защиты.1При возникновении внутреннего повреждения выпрямителей на выходе блока 8 появляется сигнал, приводящий к срабатыванию реагирующего органа 10 и формирователя 15 прямоугольньк положительных и отрицательных импульсов. Так как частота рабочего сигнала при внутреннем повреждении остается равной частоте основной гармонической составляющей напряжения источника питания, то при данной длительности положительных сигналов на выходе формирователя 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов конденсатор 17 успевает зарядиться до порога срабатывания расширителя 12 При совпадении двух сигналов на первом и втором входе элемента И 11 происходит срабатывание расширителя 12 и исполнительного блока 13.Если преобразователи 5-7 работают за пределами линейного участка характеристик намагничивания их сердечников, то при внешнем коротком замыкании, которое представляет собой трехфазное симметричное короткое замыкание на стороне переменного тока, на выходе блока 8 появляется напряжение небаланса, которое имеет утроенную частоту по сравнению с частотой тока повреждения. Появление напряже 1101962ния небаланса утроенной частоты в переходном режиме с большими апериодическими составляющими (фиг.2 а) обусловлено наличием погрешностей у транс- реакторов 5-7 и сдвигом максимумов выходных напряжений О, О, Ос (фиг,2 б) преобразователей 5"7 на одну треть периода. Так, в момент времени(фиг.2 в) напряжение небаланса достигает максимума, так как преобразователь фазы А в этот момент работает практически без погрешностей, а преобразователи фазы В и фазы С имеют максимальные токовые погрешности. Ввиду того, что положительные максимумы 15 несинусоидальных напряжений 0,0,0 сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода основной составляющей напряжения источника питания, напряжение небаланса трижды за периодЫ достигает положительных максимумов. Аналогично происходит формирование отрицательных максимумов напряжения небалансаПоэтому в данном аварийном режиме 25 длительность выходных импульсов формирователя 15 прямоугольных положительных и отрицательных импульсов втрое меньше длительности соответствующих импульсов при внутреннем повреждении Зо выпрямителей. Постоянная времени РС- цепи (16,17) выбирается таким образом, чтобы в течение длительности положительного импульса на выходе формирователя 15 при напряжении небаланса конденсатор 17 не успел зарядиться до порога срабатывания расширителя 12. При этом, даже в случае срабатывания реагирующего органа 10, срабатывания расширителя 12 импульсов и выходного органа 1 Э не произойдет, так как в данное время на один из входов логи-; ческого элемента И 11 с выхода РС -цепочки 16 и 17 поступает запрещающий сигнал.При трехфазнык коротких замыканиях на входе, например, выпрямителя 2, блокирование защиты не происходит ввиду того, что аварийные токи протекают только через трансреакторы 5 и 6. На выходе выпрямительного моста 9 появляется напряжение, под действием которого срабатывает реагирующий орган 10, а ВС -цепочка 16 и 17 заряжается до напряжения срабатывания расширите" ля 12, который при совпадении сигна"ов лов на двух входах логического элемента И 11 срабатывает, так как длитель" ность положительных импульсов с формирователя 15 равна половине периода напряжения с частотой основной гармонической составляющей. Аналогично, защита срабатывает при симметричных коротких замыканиях на входе выпрямителя 3.Таким образом, высокая селективность устройства при внешних коротких замыканиях достигается установкой третьего трансреактора в третью фазу на входе второго выпрямителя и вновь введенными в него элементами, включенными соответствующим образом.11019 б 2 ВНИИ ПИ ,Заказ 4777/4ираж 614 Подписное филиал ППП "Патент", г, Уагород, ул. Проектв