SU1117766A1 - Device for protecting three-phase electric installation against open phase - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТ ОБРЫВА ФАЗЫ, содержащее три первичиых преобразовател  тока в виде сиихронизиру1бщих блоков в каждой фазе, св занных с блоком контрол  последовательности импульсов , и исполнительный орган на тиристоре , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  и повыщени  надежности, в качестве блока контрол  последовательности импульсов используют четырехобмоточный импульсный трансформатор, имеющий три входных и одну выходную обмотки, причем кажда  из его трех входных обмоток соединена с выходной цепью синхронизирующего блока, а одна выходна  обмотка - через стабилитрон с цепью управлени  тиристора.A DEVICE FOR PROTECTING A THREE-PHASE ELECTRICAL INSTALLATION FROM A CLUTCH OF A PHASE, containing three primary current transducers in the form of synchronized blocks in each phase associated with a pulse train control unit and an actuator on the thyristor, characterized in that, in order to simplify and enhance the sequence of pulses, in order to simplify and enhance the sequence of pulses, in order to simplify and enhance the sequence of pulses, in order to simplify and enhance the sequence of pulses, in order to simplify the sequence of pulses, in order to simplify, to increase the efficiency of the pulse train and to increase the efficiency and increase the efficiency of the device. the pulse train control unit uses a four-winding pulse transformer having three input and one output windings, each of its three input windings connected to the output one circuit of the synchronization unit, and one output winding through a zener diode with a thyristor control circuit.

Description

/J / J

72 о72 o

(Л О(L o

7070

4four

8eight

Ы.9Y.9

OiOi

0505

Изобретение относитс  к технике релейной защиты в электрических установках и предназначено дл  защиты трехфазных электроустановок от обрыва одной из фаз. Известно устройство, содержащее три трансформатора тока, по одному в каждой фазе, выходные обмотки которых защунтированы резисторами и нагружены на трехфазный двухполупериодный выпр митель и далее на блок контрол  последовательности импульсов с исполнительным органом 1. К недостаткам этого устройства можно отнести невысокие быстродействие и надежность , так как полезный сигнал с выпр мител  сравнительно мал. Поскольку работа устройства зависит от величины тока в контролируемой цеци из-за наличи  трансформаторов тока, то затруднено его использование в сильноточных цеп х. Известно также устройство, содержащее симметричную трехфазную искусственную нагрузку, в цепь которой включен фильтр токов Обратной последовательности, выход которого подключен к блоку защиты, соединенному с исполнительным органом. При наличии в конце защищаемого участка линии электродвигательной нагрузки в ее цепь питани  подключают аналогичный фильтр тока обратной последовательности, выход которого также подключен к входу блока защиты 2. Данное устройство обладает высокой чувствительностью, его работа не зависит от величины тока в контролируемой цепи. Однако оно имеет сложное техническое рещение . Например, дл  его нормальной работы необходимо устанавливать индивидуальные фильтры тока обратной последовательности в цепи электродвигательной нагрузки. Кроме того, это устройство не обеспечивает одновременно с защитой и бездугового разведени  контактов исполнительного органа (выключател ). Реализаци  этого требовани  привела бы к еще больщему усложнению устройства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах, содержащее три первичных преобразовател  тока, подключенных к .питающей сети и функционально св занных с блоком контрол  последовательности импульсов, три импульсных трансформатора , причем первичные преобразователи тока выполнены в виде синхронизирующих блоков в каждой фазе, а в качестве контрол  последовательности импульсов используют три трехвходовых элемента И и один трехвходовый элемент ИЛИ 3. Недостатками известного устройства  вл ютс  сложность схемного решени  и высока  стоимость. Цель изобретени  - упрощение схемного рещенй  и повыщение надежности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  защиты трехфазной электроустановки от обрыва фазы, содержащем три первичных преобразовател  тока в виде синхронизирующих блоков в каждой фазе, св занных с блоком контрол  последовательности импульсов, и исполнительный орган на тиристоре, в качестве блока контрол  последовательности импульсов используют четырехобмоточный импульсный трансформатор , имеющий три входных и одну выходную обмотки, причем кажда  из его трех входных обмоток соединена с выходной цепью синхронизирующего блока, а одна выходна  обмотка - через стабилитрон с цепью управлени  тиристора. На чертеже приведена принципиальна  схема предлагаемого устройства. Устройство содержит три синхронизирующих блока 1-3 по одному в каждой фазе. Выходные цепи импульсных управл ющих сигналов синхронизирующих блоков подключены к входам обмоток 4-6 импульсного трансформатора 7. Выходна  обмотка 8 импульсного трансформатора 7 через стабилитрон 9 подключена к цепи управлени  тиристора 10. Последовательно с тиристором включен источник 11 энергии в виде предварительно зар жаемого конденсатора. Тиристор 10 с клеммами 12 и 13 соединен с цепью управлени  отключением автоматического выключател  (с катушкой отключающего расцепител  или непосредственно с катущкой отключени ). Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме синхронизирующие блоки 1-3 вырабатывают управл ющие синхронизирующие импульсы, которые упреждают нулевые значени  тока каждой из фаз на некоторое врем  (1-3 мс). Эти управл ющие токовые импульсы отсто т один от другого по фазе на угол 13 и поэтому их суммировани  на входных обмотках 4-6 импульсного трансформатора 7 не происходит. Выходные импульсы напр жени  на обмотке 8 не достаточны дл  пробо  стабилитрона 9. Поэтому тиристор 10 не отпираетс  и отключени  автоматического выключател  не происходит. При возникновении аварийного режима (обрыв одной из фаз) токи в двух неповрежденных фазах станут равными по величине и противоположными по фазе и через некоторое врем  одновременно достигнут нулевого значени . В этом случае два управл ющих сигнала с выходов синхронизирующих блоков неповрежденных фаз будут поданы одновременно на две входные обмотки (4 и 5, 5 и 6 или 4 и 6) трансформатора 7. Величины напр жени  на входных обнотках будут суммироватьс . Напр жение на выходной обмотке 8 также возрастает, осуществл   пробой стабилитрона 9. В этом случае по цепи управлени  тиристора 10 будет протекать ток. Тиристор 10 отпираетс , осуществл   подачу питани  на катушку отключающего расцепител . Контакты выключател  будут размыкать аварийную цепь непосредственно перед нулевым значением тока неповрежденных фаз, т. е. практически без загорани  электрнческой дуги. В качестве выключател  (исполнительного органа) может быть использован быстродействующий трехполюсный автоматический выключатель или контактор. При этом один его полюс (оборванна  фаза) не будет коммутировать ток, а два других обеспечат бездуговое синхронизированное отключение. С повыщением быстродействи  выключател  увеличиваетс  эффективность бездуговой коммутации. Наиболее дорогосто щими и сложными элементами предлагаемого устройства  вл ютс  синхронизирующие блоки, поэтому целесообразно использовать их также дл  управлени  бездуговым отключением контактов исполнительного органа (контактора или автомата) в случае отключени  токов в неаварийном режиме (контактор) или в случае отключени  тока короткого замыкани  (автомат). В этом случае отключающий аппарат представл ет собой три однополюсных аппарата (по одному в каждой фазе). Синхронизированное отключение осуществл етс  пофазно в нул х тока каждой из фаз. Тогда сигнал на отключение .с клемм 12 и 13 должен одновременно подаватьс  на катущки отключающих расцепителей (катущки отключени ) всех трех аппаратов, например, через разделительный импульсный трансформатор . Несимметри  фаз, возникающа  вследствие пофазной коммутации, существует кратковременно (менее 20 мс) и поэтому не оказывает отрицательного воздействи  на нагрузку. Бездуговое размыкание контактов однополюсных отключающих аппаратов позвол ет выполнить их без дугогасительных устройств , уменьшить их вес, габариты, повысить надежность и пожаробезопасность работы . Бездугова  коммутаци  увеличивает срок службы контактов.The invention relates to a relay protection technique in electrical installations and is intended to protect three-phase electrical installations from interruption of one of the phases. A device is known that contains three current transformers, one in each phase, the output windings of which are rested by resistors and loaded onto a three-phase full-wave rectifier and then to a pulse sequence control unit with an actuator 1. The disadvantages of this device are low speed and reliability, so as a useful signal from a rectifier is relatively small. Since the operation of the device depends on the amount of current in the controlled circuit due to the presence of current transformers, its use in high-current circuits is difficult. It is also known a device containing a symmetric three-phase artificial load, the circuit of which includes the filter of currents of the inverse sequence, the output of which is connected to the protection unit connected to the executive body. If there is an electromotive load at the end of the protected part of the line, a similar negative-pass current filter is connected to its power supply, the output of which is also connected to the input of the protection unit 2. This device has high sensitivity, its operation does not depend on the amount of current in the controlled circuit. However, it has a difficult technical decision. For example, for its normal operation, it is necessary to install individual negative sequence current filters in the electric load circuit. In addition, this device does not provide simultaneously with protection and arc-free dilution of the contacts of the executive body (switch). Fulfilling this requirement would further complicate the device. The closest to the invention to the technical essence is a device for protection of a three-phase electrical installation from two-phase operation, containing three primary current transducers connected to the power supply network and functionally connected with a pulse train control unit, three pulse transformers, the primary current transducers in the form of synchronization blocks in each phase, and as a control of the pulse train, three three-input elements AND and one three-input element are used t OR 3. The disadvantages of the known device are the complexity of the circuit design and the high cost. The purpose of the invention is to simplify the circuitry and increase reliability. The goal is achieved by the fact that in a device for protection of a three-phase electrical installation against phase failure, containing three primary current transducers in the form of synchronization units in each phase, connected to a pulse sequence control unit, and an actuator on the thyristor, as a pulse sequence control unit, a four-winding pulse transformer having three input and one output windings, each of its three input windings connected to the output circuit of a synchronizing block, and one output winding - via diode with a thyristor control circuit. The drawing shows a schematic diagram of the proposed device. The device contains three synchronization blocks 1-3, one in each phase. The output circuits of the pulse control signals of the synchronization units are connected to the inputs of the windings 4-6 of the pulse transformer 7. The output winding 8 of the pulse transformer 7 is connected through the Zener diode 9 to the thyristor control circuit 10. Energy source 11 in the form of a precharged capacitor is connected in series with the thyristor. The thyristor 10 with terminals 12 and 13 is connected to the circuit-breaker control circuit (with the tripping trip coil or directly with the trip coil). The device works as follows. In normal mode, clock blocks 1–3 generate control clock pulses that prevent the zero current values of each phase for some time (1–3 ms). These control current pulses are spaced apart from one another by an angle of 13, and therefore they do not add up on the input windings 4-6 of the pulse transformer 7. The output voltage pulses on the winding 8 are not sufficient for the breakdown of the zener diode 9. Therefore, the thyristor 10 does not open and the automatic switch does not open. In the event of an emergency mode (termination of one of the phases), the currents in the two intact phases will become equal in magnitude and opposite in phase and after some time will simultaneously reach a zero value. In this case, two control signals from the outputs of the synchronization blocks of the intact phases will be fed simultaneously to the two input windings (4 and 5, 5 and 6 or 4 and 6) of the transformer 7. The voltages on the input slips will be summed. The voltage on the output winding 8 also increases, breaking the Zener diode 9. In this case, a current flows through the control circuit of the thyristor 10. The thyristor 10 is unlocked by supplying power to the trip trip coil. The breaker contacts will open the emergency circuit immediately before the zero value of the current of the intact phases, i.e., practically without ignition of the electric arc. As a switch (actuator), a high-speed three-pole circuit breaker or contactor can be used. At the same time, one of its poles (disconnected phase) will not switch the current, and the other two will provide a non-arched synchronized shutdown. As the switch speed increases, the efficiency of arc-free switching increases. The most expensive and complex elements of the proposed device are synchronization units, so it is advisable to use them also to control the arc-free disconnection of the actuator contacts (contactor or automaton) in the event of disconnection of currents in non-emergency mode (contactor) or in the event of short circuit current (automaton) . In this case, the shutdown device consists of three single-pole devices (one in each phase). The synchronized shutdown is carried out in phases at the current zero of each phase. Then the trip signal from terminals 12 and 13 must simultaneously be supplied to the coils of the tripping releases (trip coils) of all three apparatuses, for example, via an isolation pulse transformer. The phase asymmetry, which occurs as a result of phase switching, exists for a short time (less than 20 ms) and therefore does not adversely affect the load. The arcless opening of the contacts of single-pole disconnecting devices allows them to be made without arc-suppressing devices, reduce their weight, size, and increase reliability and fire safety. Bead-free switching increases contact life.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТDEVICE FOR PROTECTING THREE PHASE ELECTRICAL INSTALLATION FROM ОБРЫВА ФАЗЫ, содержащее три первичных преобразователя тока в виде синхронизирующих блоков в каждой фазе, связанных с блоком контроля последовательности импульсов, и исполнительный орган на тиристоре, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в качестве блока контроля последовательности импульсов используют четырехобмоточный импульсный трансформатор, имеющий три входных и одну выходную обмотки, причем каждая из его трех входных обмоток соединена с выходной цепью синхронизирующего блока, а одна выходная обмотка — через стабилитрон с цепью управления тиристора.Phase breakage, containing three primary current converters in the form of synchronizing blocks in each phase, connected to the pulse sequence control unit, and an thyristor actuator, characterized in that, in order to simplify and increase reliability, a four-winding pulse unit is used as the pulse sequence control unit a transformer having three input and one output windings, each of its three input windings connected to the output circuit of the synchronizing unit, and one output winding through diode with a thyristor control circuit. 99ZZIH Tig >99ZZIH Tig>