устройство для защиты комплектных распределительных устройств
Классы МПК: | H02H7/22 схемы защиты элементов распределительных устройств, например систем шин, коммутационной аппаратуры H02H3/08 реагирующие на токовые перегрузки |
Патентообладатель(и): | Нагай Владимир Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-03-04 публикация патента:
30.12.1994 |
Устройство предназначено для защиты КРУ от внешних и внутренних КЗ, сопровождаемых электрической дугой. Сущность изобретения: совмещение функций МТЗ, логической дифференциальной защиты шин, введение блока выявления дугового КЗ, принцип действия которого основан на контроле напряжения на дуге и его гармонических составляющих. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОМПЛЕКТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ, содержащее реле тока, подключенные к трансформаторам тока вводной ячейки линейных ячеек, ячейки секционного включения, прямые выходы которых соединены с входами реле времени, а прямой выход реле тока вводной ячейки и инверсные выходы остальных реле тока подключены к входам логической схемы И, выход которой подключен совместно с реле времени вводной ячейки к первому и второму входам логической схемы ИЛИ, отличающееся тем, что дополнительно введен блок выявления дугового короткого замыкания, входы которого предназначены для подключения к трем фазам трансформатора напряжения, состоящего из элементов фиксации дугового короткого замыкания по числу фаз, каждый из которых состоит из первого порогового элемента и последовательно соединенных фильтра утроенной частоты сети и второго порогового элемента, выход которого соединен с входом логической схемы И, другой вход которой соединен с выходом первого порогового элемента, вход которого совместно с входом фильтра утроенной частоты сети образует соответствующий вход элемента фиксации дугового короткого замыкания и блока выявления дугового короткого замыкания, выходы всех логических схем И являются выходами своих элементов фиксации дугового короткого замыкания и подключены к входам логической схемы ИЛИ, а ее выход - к вторым входам дополнительно введенных логических схем И, первые входы которых подключены к прямым выходам реле тока, а выходы упомянутых схем И линейных ячеек и секционной ячейки подключены к вторым входам дополнительных схем ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам реле времени соответствующей ячейки, а выходы подключены в цепи отключения соответствующего выключателя, выход двухвходовой логической схемы И вводной ячейки подключен к входу дополнительного реле времени, выход которого подключен к третьему входу логической схемы ИЛИ, а выход последней соединен с цепями отключения выключателя вводной ячейки.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты ячеек комплексных распределительных устройств (КРУ) внутренней и наружной установки как от внешних, так и внутренних КЗ, сопровождаемых электрической дугой. Известны устройства для защиты КРУ корпусной конструкции от внутренних КЗ, содержащие рабочие и тормозные фотодатчики, схемы сравнения, пороговый элемент, исполнительный орган (патент Франции N 2087348, патент ФРГ N 1126011, авт. св. СССР N 851544, N 997175, N 1111224). Недостатком данной защиты является необходимость установки устройств дуговой защиты в каждой ячейке КРУ (а возможно даже в каждом отсеке), а также невозможность функций защиты при КЗ на присоединении, но за пределами КРУ по своему принципу действия, т.е. данная защита должна обязательно включать в свой состав максимально-токовую или дистанционную защиту. В качестве защиты как от внешних, так и внутренних КЗ используется максимально-токовая защита (МТЗ), выдержки времени которой отстраиваются от защит нагрузок присоединений. Однако зачастую выдержки времени МТЗ оказываются выше времени огнестойкости ячеек. В некоторых энергосистемах, например Мосэнерго, Ростовэнерго и других, нашла применение логическая дифзащита от внутренних повреждений, выполненная на основе замыкающихся контактов реле тока вводной ячейки и размыкающихся контактов реле тока отходящих присоединений. КЗ, возникающие в зоне между трансформаторами тока, отключаются без выдержки времени, а КЗ, происходящие после отходящих от трансформатора тока присоединений, но внутри отсеков КРУ, отключаются со значительными выдержками времени, что может привести к переходу электрической дуги в другие ячейки и развитию аварии. Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является дуговая защита комплектных распределительных устройств, в которой совмещена МТЗ с дуговой защитой, реагирующей на изменение освещенности внутри отсеков КРУ. Это требует применения нетрадиционных для релейной защиты фотодатчиков, прокладки контрольных кабелей, соединяющих фотодатчики и измерительные органы, отстройки от внешних световых помех, например, при проведении сварочных работ. Таким образом, рассматриваемая защита не в полной мере решает проблему быстродействующего отключения КЗ внутри отсеков КРУ. Цель изобретения - повышение надежности, быстродействия и селективности. Цель достигается тем, что в устройство для защиты комплектных распределительных устройств, содержащее реле тока, подключенное к трансформаторам тока вводной ячейки, линейных ячеек, ячейки секционного выключателя, прямые выходы которых соединены с входами реле времени, причем прямой выход реле тока вводной ячейки и инверсные выходы остальных реле тока подключены к входам логической схемы И, выход которой подключен совместно с реле времени вводной ячейки к первому и второму входам логической схемы ИЛИ, введен блок выявления дугового КЗ, подключенный к трем фазам трансформатора напряжения и состоящий из элементов фиксации дугового КЗ, выполненных на основе реле минимального напряжения, полосового фильтра утроенной частоты сети, выход которого подключен к входу порогового элемента, а выход последнего соединен с вторым входом логической схемы И, первый вход которой соединен с выходом реле напряжений, при этом выходы элементов фиксации дугового КЗ подключены к входам логической схемы ИЛИ, а ее выход - к вторым входам введенных логических схем И, первые входы которых подключены к прямым выходам реле тока, а выходы упомянутых схем И линейных ячеек и секционной ячейки подключены к вторым входам дополнительной логической схемы ИЛИ, первые входы которой подключены к выходам реле времени соответствующей ячейки, а выходы - к цепи отключения соответствующего выключателя, выход двухвходовой логической схемы И вводной ячейки подключен к входу реле времени, выход которого подключен к третьему выходу логической схемы ИЛИ, а выход последней соединен с цепями отключения выключателя вводной ячейки. Несмотря на то, что все элементы заявляемого устройства известны в релейной защите энергосистем, тем не менее введение дополнительных элементов в их взаимосвязи позволяют получить такие качества, которые недостижимы в устройстве-прототипе. На фиг. 1 показана упрощенная схема КРУ, состоящего из шинного моста 1, вводного выключателя 2, выключателей 3, 4 отходящих присоединений, секционного выключателя 5, измерительного трансформатора 6 напряжения, отсеков трансформаторов тока: вводного 7, отходящих присоединений 8, 9, секционного выпрямителя 10 ячеек. На фиг. 2 показана схема устройства, состоящего из реле 11-14 тока вводной ячейки, отходящих фидеров и секционного выключателя соответственно, реле 15-18 времени, блока 19 выявления дугового КЗ, состоящего, в свою очередь, из элементов 20-22 фиксации дугового КЗ, в состав которых входят первый пороговый элемент 23, полосовой фильтр 24 третьей гармонической составляющей, второй пороговый элемент 25, логическая схема И 26, причем элементы фиксации подключены к трехвходовой логической схеме ИЛИ 27, входящей в состав блока 19 выявления дугового КЗ логических схем И 28-31, реле 32 времени, логических схем ИЛИ 33-36, логической схемы И 37. Реле 11-14 тока подключены соответственно к трансформаторам 7-10. Реле 12 и 13 тока имеют кроме прямого выхода и инверсный выход Это эквивалентно наличию в реле тока замыкающихся и размыкающихся контактов. В несработанном состоянии реле тока на его прямом выходе присутствует логическая "1", а на инверсном выходе - логический "0". К элементам фиксации подводятся линейные напряжения от измерительного трансформатора 6 напряжения. Пороговые элементы 23 и 25 при отсутствии напряжения находятся в сработанном и несработанном состоянии ("1" и "0") соответственно. Пороговый элемент 23 срабатывает при понижении напряжения ниже заданного уровня, а пороговый элемент 25 срабатывает при наличии третьей гармонической составляющей на выходе фильтра 24 выше заданного уровня. Реле 15-18, 32 времени запускаются при наличии на их входе логической "1". В исходном состоянии (при отсутствии КЗ) реле 11-14 тока находятся в несработанном состоянии, в том же состоянии находятся реле 15-18, 32 времени, на выходе логических схем И 28-31, 37, 26 и ИЛИ 33-36, 27 присутствуют логические "0", пороговые элементы 23 и 25 находятся в несработанном состоянии, что соответствует наличию напряжения в нормальном режиме и отсутствию третьей гармонической составляющей определенного уровня в этом напряжении. Рассмотрим работу устройства в различных режимах. При внешнем КЗ, например, на присоединении с выключателем 3 (Q2) происходит срабатывание реле 12 тока, что приводит к запуску реле 16 времени, и по истечении этой выдержки времени на выходе логической схемы ИЛИ 34 формируется сигнал отключения выключателя 3 (Q2). При внутреннем КЗ, например, на шинах 1 происходит срабатывание реле 11 тока вводной ячейки и несрабатывание реле 12-14 тока (предполагается, что со стороны секционного выключателя отсутствует питание), обеспечивающие формирование единичного сигнала логическими схемами И 37 и ИЛИ 33. Это приводит к отключению выключателя 2 (Q1). При внутреннем КЗ, например, за трансформатором 9 тока, но в пределах КРУ происходит срабатывание реле 13 тока и запуск реле 17 времени, а также срабатывают пороговые элементы 23 и 25, что обусловлено снижением напряжения при КЗ (величина которого равна падению напряжения на дуге и может составлять от нескольких десятков до нескольких сот вольт), а также появлением в напряжении нечетных гармонических составляющих, в частности, третьей гармоники. Напряжение на дуге близко по форме к прямоугольной, что и вызывает появление третьей гармонической составляющей. Срабатывание пороговых элементов 23 и 25 приводит к формированию единичных сигналов логическими схемами ИЛИ 27, И 30, ИЛИ 35, что приводит к отключению выключателя 4 (Q3). В случае отказа блока выявления дугового КЗ отключение выключателя 4 (Q3) осуществляется так же, как и при внешнем КЗ за счет срабатывания реле 17 времени. Реле 32 времени обеспечивает селективность действия при внутренних КЗ, так как без выдержки времени отключается поврежденное присоединение, например, как в рассмотренном случае выключатель 4, а при отказе накала защита поврежденного присоединения или отказе выключателя этого присоединения с дополнительной выдержкой времени![устройство для защиты комплектных распределительных устройств, патент № 2025859](/images/patents/448/2025005/916.gif)
Класс H02H7/22 схемы защиты элементов распределительных устройств, например систем шин, коммутационной аппаратуры
Класс H02H3/08 реагирующие на токовые перегрузки