Устройство для защиты электрической сети от повреждений

кабеля относительно земли, сопротивление Кизоляции и емкость С между силовыми жилами кабеля, сопротивление ЬК, участка сети длиной б,1, электродвигатель 38 постоян-.ного тока, шунтирующий электродвигатель 39 - полупроводниковый диод,Источник 1 оперативного напряже О ния имеет трансформаторный выход.Первая выходная обмотка разделитЕльного трансформатора через второй ключ 5 подключается к жилам силовой сети. Выходные параметры этого источ нка измеряются датчиками оператив - ного напряжения 2 и тока 3. Управление вторым ключом 5 осуществляется посредством разделительно-усилительного блока 14.Первый интегратор б служит для суммирования величины тока нагрузки генератора оперативного напряжения а заданный промежуток времени, опре деляемый задержкой временисоздаваемой последовательно включенным Формирователем импульсов 12 и делителем импульсов с первого его выхода. Величина задержки 1 для повышения достоверности измерений может быть принята в пределах от единиц до десятков периодов сетевого или оперативного напряжения. Первый ключ 4 при его открыв анин со единя ет выход пер 35 вого интегратора б с входом первого элемента ПАМЯТЬ 8, который служит для запоминания величины тока с выхода первого интегратора б. Второй элемент ПАМЯТЬ 9 служит для запоминания величины выходного напряжения оперативного генератора 1. Второй интегратор 7 служит для суммирования сигнала, пропорционального величине суммарного (активной и емкостной составляющей) тока утечки, создаваемого силовым источником 37 в контролируемой "ети. Третий интегратор 18 служит для суммирования величины тока нагрузки :илового источника 34, Четвертый интегратор 19 служит для суммирования сигнала, пропорционального выходному сетевому напряжению силового источника 34, Суммирование производится за промежуток времени , задаваемый55 делителем 13 импульсов с второго его выхода сСхема 10 установки в "О" служит для,первоначальной установки в нулевое состояние интеграторов, элементов памяти и триггера 11. Последний определяет режим работы разделительно-усилительного блока 14 и элементов И 31.Формирователь 12 импульсов и делитель 13 импульсов служат для формирования временного интервала , в течение которого источник опорно.о напряжения подключается к сети, и временного интервала Т за который измеряются токи нагрузки и утечки в силовой сети Введение однополупериодного выпрямителя с нагрузочным резистором в входную цепь Аормирователя импульсов позволяет получать выдержку времени, кратную целому числу периодов оперативното напряжения.Разделительно-усилительный блок 14 служит для согласования выходной цепи триггера 11 с входными цепями второго ключа 5 и гальванической развязки между высоковольтными цепями этого ключа и низковольтными цепями управления.Блок 15 индикации обеспечивает обслуживающий персонал информацией о срабатывании защиты при возникновении аварийных режнмов.Блок 16 присоединения выполняет функции разделения силовых и измерительных цепей защиты от утечек тока. Резистор 17 нагрузки является измерительным элементом тока утечки силового источника 34 на землю. Первый пороговый элемент 20 служит для установки порога срабатыважя, соответствующего величине оперативного тока при коротком замыкании в обесточенной силовой сети. Уставка второго порогового элемента 21 соответствует уровню срабатывания защиты от утечки тока. на землю.Первый делитель 22 напряжений служит для вычисления величины сопротивления цепи нагрузки оперативного генератора 1.С помощью второго делителя 23 напряжений вычисляется уставка срабатывания защиты от короткого замыкания в силовой сети, соответствующая минимальному значению тока короткого замыкания при действующем напряжении на выходе силового источника 34. Третий делитель 24 напряжений служит для вычисления, комплексного сопротивления утечки на землю в элементах силовой73497 6ния генератора 1 оперативного напряжения к контролируемой сети.Величина напряжения оперативногоисточника с датчика 2 оперативногонапряжения подается на второй элемент ПАМЯТЬ 9 и запоминается в нем,Ток в цепи источника 1 оперативного напряжения создается за счетраспределенного сопротивления утечки,емкости сети, сопротивления обмоткидвигателя и тока через диод 39. Этотток содержит постоянную и переменнуюсоставляющие. Переменная составляю щая определяется комплексными сопротивлениями утечки и якорной цепи электродвигателя. Постояннаясоставляющая 1определяется сопротивлением жил кабеля, сопро тивлением элементов второго ключа 5и диода 39 в проводящем состоянии иравна Перемножитель 29.с вторым блоком28 уставок служит для вычисления емкостной составляющей сопротивленияутечки на землю элементов силовой сети. В блок 28 уставок введена характеристика силового кабеля Х /К ,сокм кмфответствующая отношению емкостной Хи активной К составляющих километрического сопротивления жил силовогокабеля.С помощью элемента 30 сравнениявыполняется сравнение текущего значения тока нагрузки с величиной уставки, рассчитываемой во втором делителе 23 напряжений.Во втором сумматоре 26 вычисляется активная составляющая сопротивления утечки К,.Элемент И 31 служит для блокировки, исключающей подачу сигналов управления., на выходной исполнительныйблок 35 на время подключения к сетиисточника 1 оперативного напряжения,Выходной исполнительный блок 35 обеспечивает управление силовым источником 34 по заданному закону,Устройство работает следующим образом.При подаче на вход устройства сетевого напряжения начинает работать источник 1 оперативного напряжения.Ключи 4 и 5 находятся в закрытомсостоянии. Блок 10 установки в "0" устанавливает в нулевое состояние интеграторы 6, 7, 28 и 19, элементы ПАМЯТЬ8 и 9 и включает триггер 11. В результате включения триггера 11 сигналом с первого его выхода через разделительно-усилительный блок 14 включается второй ключ 5 и генератор 1оперативного напряжения подключается к жилам контролируемой силовой сети. На втором выходе триггера 11 формируется сигнал логического нуля изапрещается подача сигналов управления электроприводом блокировкой эле 5мента И 31.С помощью Формирователя 12 импульсов и делителя 13 импульсов отсчитывается выдержка времени с подключе 11 оп7 25 Кс+Кк + КИ где 11 - величина выходного напряжеопния оперативного генератора 1;30 Ко - сопротивление жил кабелясиловой сети;К , К - соответственно сопротивления элементов ключа 5 идиода 39 в проводящем напр авлении.В первом интеграторе 6 суммируетсясигнал, пропорционапьный току источника 1 оперативного напряжения. Выходное напряжение первого интегратора 6 40 за период оперативного напряженияпропорционально постоянной составляющей тока. Суммирование величины токаза отрезок времениобеспечиваетполучение среднего значения величины 45 тока, что снижает вероятность ошибки.По истечении выдержки времениопределенной формирователем 12 и делителем 13 импульсов, на его первомвыходе Формируется импульс, которыйпереключает триггер 11 во второе состояние. Напряжение на выходе первогоинтегратора за это время достигаетуровня П,5где К 1 -К г оп Тп 7 5 15 сети. Первый сумматор 25 служит для вычисления значения сопротивления жил силового кабеля с учетом сопротивлений второго ключа 5 и силовых диодов 39, величины которых определены заранее и введены в первый блок 27 уставок.1 коэффициент пропорциональности;частота напряжения оперативного генератора, 1573497и через первый ключ 4 записывается в первый элемент ПАМЯТЬ 8. Триггер 11, переключившись первым своим выходом, отключает разделительно-усилительный5 блок 14, а вторым выходом формирует логическую единицу на первом входе эдемента И 31. В результате выключае(тся второй ключ 5, прекращая подачу оеративногс напряжения на контролируе ю сеть, и снимается блокировка, зап ещающая прохождение команды управления в выходой исполнительный блок 35.Сигнал с первого элемента ПАМЯТЬ 8 подается на первый пороговый элемент 20. При коротком замыкании в силовой сети постоянная составляющая выходного напряжения Б( первого интегра- (ора 6 меньше заданной пороговой ве" личины А ( первого порогового элеМента 20, т.е. 13( . А,. При выполнеФи этого условия на выходе первого порогового элемента 20 формируется команда, препятствующая включению 25 выходного исполнительного блока 35, и выдается информация на блок 15 индикации о наличии аварийного режима, что приводит к обесточиванию силового источника 34. ЗОПри отсутствии короткого замыкания в силовой сети выполняется условие У(А( и сигнал на выходе первоо порогового элемента 20 отсутству 1 зт. На этом заканчивается процесс из(ерения сопротивления жил силовой Сети и контроль наличия короткого заМыкания в обесточенном состоянии сети и может осуществляться работа электроприводав рабочем режиме. 40В рабочем режиме с помощью первого делителя 22 напряжений выполняется операция деления напряжений 0 и с выхода второго элемента ПАМЯТЬ 9, соответствующего среднему значению величины оперативного напряжения и напряжения Ц( с выхода первого элемента ПАМЯТЬ 8, В результате на первом выходе делителя 22 формируется сигнал Пу, пропорциональный суммарному сопротивлению К жил силовой сети,ключа 5 и диода 39 оперативному току, т.е.ф й 2 Е где К - коэффициент пропорциональй ностие С помощью первого сумматора 25 из суммарного сопротивления К . вычитают ся значения сопротивлений К к второго(ключа 5 в открытом состоянии и диодаК в проводящем состоянии, величиныкоторых установлены в первом блоке 27задания уставок.Сигнал на выходе первого сумматора25 пропорционален сопротивлению жилсилового кабеля К , т.е."с, = КК Кк( К=КРсгде К - коэффициент передачи сум 3матора.С помощью второго делителя 23 напряжений вычисляется уставка срабатывания устройства защиты от токов короткого замыкания 1 к м,соответствующая действующему напряжению в силовой сети в рабочем режиме У 1 и короткому замыканию в наиболее удельной точке сети. т.е.Ннкз мин 4 Ггде К - коэффициент передачи делителя 29.Значение Б подается с выхода четнвертого интегратора 19.В элементе 30 сравнения производится сравнение уставки срабатывания 1 км рассчитанной делителем 23 напряжений, с величиной тока нагрузки 1, значение которого формируется на выходе третьего интегратора 18. При отсутствии короткого замыкания 1 ( ( 1 ди на выходе элемента 30 сравнения сигнал отсутствует.При возникновении короткого замыкания 1 н 1 кмии на выходе элемента 30 сравнения Формируются команда на отключение выходного исполнительного блока 35 и сигнал в блок 15 индикации, С помощью перемножителя 29 и второго блока 28 уставок вычисляется емкостная составляющая сопротивления утечки силовой сети Х в соответствии с формулойсХ мгде Х и К , - километрические значения емкостного и омического сопротивлений жил силового кабеля, значение которых для конкретного типа ка" беля известны и заносятся во второй блок 28 задания уставок.С помощью третьего делителя 24 напряжений вычисляется комплексное сопротивление утечки в силовой сети К в соответствии с формулойБнК = в -)1где 1 - ток утечки, значение которого подается на второй вход 5делителя 24 .с выхода второгоинтегратора 7.Во втором сумматоре 26 вычисляется активная составляющая сопротивления утечки К, равная К =К- Хс.С помощью второго порогового элемента 21 величина активной составляющей сопротивления утечки К сравнивается с уставкой защиты от утечек Кст и при выполнении у,словия К с15 с Кна выходе порогового элемента 21 формируются команда на отключение выходного исполнительного блока 35 и сигнал в блок 15 индикации.Таким образом, изобретение позволяет контролировать возникновение аварийных режимов в электрической сети горных машин с регулируемым приводом - короткие замыкания и утечки на землю.Формул а и з обре т е н и яУстройство для защиты электрической сети от повреждений, содержащее источник оперативного напряжения переменного тока с разделительным трансформатором на выходе и с клеммами для подключения к контролируемой сети, блок присоединения с клеммами для подключения к фазам контролируемой сети и через резистор нагрузки к земле, датчик сетевого напряжения, датчик тока нагрузки датчик оперативного тока, последовательно соединенные первый интегратор и первый ключ, а также второй и третий интеграторы, второй ключ, два пороговых элемента, два сумматора, перемножитель, элемент И, два делителя напряжения и выходной исполнительный блок, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем повышения точности измерения контролируемых параметров, дополнительно введены датчик оперативного напряжения, два элемента ПАМЯТЬ, блок установки в "О", последовательно соединенные формирователь импульсов и делитель импульсов,55 третий делитель напряжения, два блока задания уставок, элемент сравнения, триггер, разделительно-усилительный блок, четвертый интегратор и блок индикации, при этом к первой выходнойобмотке разделительного трансформатора подключены датчик оперативногонапряжения и первый вывод датчика оперативного тока, второй вывоп которого и второй вывод датчика оперативного напряжения подключены к входамвторого ключа, выходы которого предназначены для подключения к контролируемой сети, выход датчика оперативного тока подключен к входу первогоинтегратора, выход первого ключа соединен с первым входом первого элемента ПАМЯТЬ , выход датчика оперативного напряжения подключен к первомувходу второго элемента ПАМЯТЬ, выходблока установки в "О" соединен с входами установки в 0 первого интегратора, первого элемента ПАМЯТЬ, второго элемента ПАМЯТЬ, второго интегратора, третьего интегратора, четвертого интегратора и с установочным входом триггера, выход первого элемента ПАМЯТЬ соединен с входом первогопорогового элемента и первым входомпервого делителя напряжения, с вторым входом которого соединен выходвторого элемента ПАМЯТЬ; к второйвыходной обмотке разделительноготрансформатора черездиод подключеншунтирующий резистор, к выходным зажимам которого подключены входы формирователя импульсов, первый выходделителя импульсов соединен с управляющим входом первого ключа и счетным входом триггера, первый выход которого через разделительно-усилительный блок подключен к управляющему входу второго ключа, а второй выход подключен к первому входу элемента И,второй вход которого подключен к кнопке "Пуск", второй выход делителя импульсов соединен с первым входом второго интегратора, первым входом четвертого интегратора и первым входомтретьего интегратора, второй вход последнего подключен к выходу датчикатока нагрузки, к выходу датчика сетевого напряжения подключен второй входчетвертого интегратора, к выходу блока присоединения подключен второйвход второго интегратора, выход второго интегратора подключен к первомувходу третьего делителя напряжения,первый вход второго делителя напряжения соединен с вторым входом третьего делителя напряжения и выходом первого сумматора, а выход - с первым12 1573497 входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходутретьего интегратора, а выход - к выходу первого порогового элемента, при этом выход первого. делителя напряжения через последовательно соединенные первый сумматор, перемножитель, второй сумматор и второй пороговый элемент подключен к выходу первого 10 порогового элемента, к вторым входам тавитель Л,Воропаеваред М.Ходанич КорректорС.Шекм тор Н.Лазаренк Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СС5,Раушская наб., д. 4(5 ственно-издательский комбинат Патент, г.ужгоро агарина, 10 каз 1645 Тираж 4 ИИПИ Государственного комитет 113035, Москвапервого сумматора, перемножителя ивторого сумматора подключены соответственно выходы первого блока задания уставки, второго блока заданияуставки и выход третьего делителя напряжения, выход первого пороговогоэлемента подключен к входу блока индикации и первому входу выходногоисполнительного блока, соединенномус выходом элемента И.