SU1120420A1 - Трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий - Google Patents

Abstract

1. ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР С ЗА1ЦИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включени  и отключени , датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включени  и отключени , обмотки про .межуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включени  - с шинами управлени , второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкаюрдие контакты реле тока-, которые включены параллельно - с шиной источника питани , замыкающий контакт исполнительного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключени  одного из силовых выключателей и шиной источника питани , отличающийс  тем, что, с целью повьпнени  надежности, в него введены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствуюпр1М фазам сети, а вторичные обмотки - к управл ющем входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтиро (Л ваны замыкающими контактами промежуточного реле, а замыкаюиц-1е контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключени  второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питани . 2. Коммутатор по п.1, отлиьо чающийс  тем, что каждый о канап зацр-1ты выполнен на первом и N(ik втором транзисторах, тиристоре, 1чЭ диодном мосте, стабт титроне, трех диодах, кнопке управлени , двух конденсаторах и шести резисторах,при этом входы диодного моста соединены с управл ющими входами канала защиты , первьй выход диодного моста сое динен с эмиттерами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабилитрона, второй выход через первьй резистор - с базой первого транзистора, через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор

Description

и второй диод - с вторыми выводами первого конденсатора и стабилитрона и с первыми выводами кнопки управлени , четвертого резистора, второго конденсатора, с первым контрольным входом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки управлени , через п тый резистор - с коллектором первого транзистора и управл ю1цим электродом тиристора, через третий

диод - с точкой соединени  первого диода и второго резистора, первый выходной электрод тиристора соединен с второй выходной шиной, вторыми вьгоодами четвертого резистора и второго конденсатора, а второй выходной электрод- с коллектором второго транзистора, эммитер которого через шестой резистор подключен к коллектору первого транзистора .

Изобретение относитс  к средства автоматики и релейной защиты в системах электроснабжени  и может быть использовано, в частности, в качест коммутатора силовых электрических цепей перемеиного тока. Известен треза|)азный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий канал защиты и в калздой фа зе силовой выключатель и датчик тока С1 J. Недостатком данного коммутатора  вл ютс  ограниченные энергетически возможности. Известен также трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий , содержа1ций первый канал защиты к выходным шинам которого подключен обмотка исполнительного реле, проме жуточное реле и в ка фхой фазе силов выключатель с катушками электромагнитов включени  и отключени , датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электр магнитов в спючени  и отключени ,обмотки промежуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включени  с 1оинами управлени , второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкаю1цие контакты реле тока, которые включены параллельно, - с шиной источника питани , замыкаюощй контакт исполнительного реле включе между вторьи вьшодом катушки электромагнита отключени  одного из силовых выключателей и пнной источ1шка питани . Коммутатор обеспечивает коммутадаю высоковольтных электрических цепей (до 500 кВ) и защиту от коротких замыканий в цепи нагрузки с помощью релейной схемы канала защиты 1,2 j. Недостатком известного устройства  вл етс  быстрый износ контактов силового выключател  из-за электрической дуги, возникающей между контактами при размыкании, что приводит к снижению надежности работы коммутатора Цель изобретени  - повьш1ение надежности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включени  и отключени , датчик тока, выходы которого подключеиы к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включени  и отключени , обмотки промежуточного реле соединены с общей шиной, вторые вьшоды катушек электромагнитов включени  - с шинами ущ авлени , второй вывод обмотки щ жежуточ«ого реле через замыкающие контакты реле тока, которые включены параллельно, - с шиной источника питани , замыкающий контакт исполнительного реле вк вочен между вторым ВЁШодом катушки электромагнита отключени  одного из силовых в лслючателей и шиной источника питани , введены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствующим фазам сети, а вторичные обмотки - к управл ю1(им входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтированы замыкающими контактами промежуточного/реле, а эамыкаи цие контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключени  второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питани . Кроме того, каждь й канал защиты выполнен на первом и втором транзис торах, тиристоре, диодном мосте, стабилитроне, трех диодах, кнопке управлени , двух конденсаторах и ше ти резисторах, при этом входы диодного моста соединены с управл ющими входами канала защиты, первый выход диодного моста соединен с эми терами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабили рона, второй выход через первый резистсч ) - с базой первого транзистор через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор и второй диод - с вторыки выводами первого конденсатора и стабилитрона и с пер выми выводами кнопки управлени , четвертого резистора, второго конденсатора , с первым контрольньм вхо дом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки управлени , через п  тый резистор - с коллектором первог транзистора и управл ющим электродо тиристора, через третий диод - с точкой соединени  первого диода и второго резистора, первьй выходной электрод тиристора соединен с второ выходной шиной, вторыми выводами че вертого резистора и второго конденсатора , а второй выходной электрод с коллектором второго транзистора, эмиттер которого через шестой резис тор подключен к коллектору первого транзистора. На чертеже представлена электрическа  схема предлагаемого трехфазного коммутатора с защитой от коротких замыканий. Устройство содержит в калдой фазе А, ТВ и С силовой выключатель 1, катушки 2 и 3 электромагнитов включени  и отключени  соответственно, датчик 4 тока в виде трансформатора тока, реле 5, канал 6 защиты, исполнительное реле 7. Общими элементами дл  всех фаз  вл ютс  промежуточное реле 8, трехфазньй трансформатор 9, шина источника 10 питани , силовой трансформатор 11. Каждый канал 6 защиты содержит первый 12 и второй 13 транзисторы, тиристор 14, диодньй мост 15, стабилитрон 16, первый 17,второй 18 и третий 19 диоды, кнопку 20 управлени , первый 21 и второй 22 конденсаторы , первый 23, второй 24,третий 25, четвертый 26, п тый 27 и шестой 28 резисторы. Первые выводы катушек 2 и 3 электромагнитов включени  и отключени  силовых выключателей 1, первый вывод обмотки гфомежуточного реле 8 подключены к общей шине. Вторые выводы катушек 2 электромагнитов включени  соединены с шинами управлени . Выходы датчиков 4 тока подключены к обмоткам реле 5 тока, замыкающие с 4 контакты 5.1 которых включены параллельно между шиной источника 10 питани  и вторым выводом промежуточного реле 8, замыкакнцие контакты 8.1-8.3 которого подключены параллельно контрольным входам соответств ощих каналов 6 защиты. Обмотки исполнительных реле 7 подключены,к выходным шинам каналов защиты, а их замыкающие контакты 7.1 - ме ду соответствующиьш вторыми выводами катушек 3 электромагнитов отключени  и пшной источника 10 питани . Первичные обмотки трехфазного трансформатора 9 подключены к соответствующим фазам Ьети, а его вторичные обмотки - к управл ющим входам каналов 6 защиты. В каждом канале 6 защиты входы диодного моста 15 подключены к управл ющим входам, первый выход моста 15 соединен с эмиттерами транзисторов 12 и 13 и первыми вьшодами первого конденсатора 21 и-стабилитрона 16, второй выход моста 15 через первый резистор 23 с базой первого транзистора 12, через первый диод 17 и второй резистор 24 - с базой второго транзистора 13, через

третий резистор 25 и второй диод 18 с вторыми выводами первого конденсатора 21 и стабилитрона 16, первыми выводами кнопки 20 управлени , четвертого резистора 26, второго конденсатора 22, первым контрольным входом и первой выходной шиной. Второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки 20 управлени ,через п тый резистор 27 - с коллектором первого транзистора 12 и управл ющим электродом тиристора 14, через третий диод 19 - с точкой соединение первого диода 17 и второго резисто-; ра 24. Анод тиристора соединен с второй выходной шиной и вторьми вьгаодами четвертого резистора 26 и второго конденсатора 22, а катод - с коллектором второго транзистора 13, эмиттер которого через шестой резистор 28 подключен к коллектору первого транзистора 12.

Устройство работает следующим образом .

При подаче управл ющего сигнала на катушки 2 электромагнитов включени  контакты силового выключател  1 замыкаютс . Высокое напр жение с силового трансформатора 11 поступает в трехфазную силовую электросеть ABC. При отсутствии коротких замыканий в фазах электросети обмотки реле 5 тока, промежуточного реле 8 и исполнительного реле 7 обесточены и их контакты разомкнуты. На входы диодного моста 15 соответствующего канала 6 защиты, например, фазы А поступает переменное напр жение синусоидальной формы с одной из обмоток трехфазного трансформатора 9. Транзисторы 12 и 13 запираютс  в моменты нулевого значени  пульсирующего напр жени , поступающего с выхода диодного моста 15. Поскольку разомкнуты контакты 8.1-8.3 реле и кнопка 20 управлени , ток в управл ющий электрод тиристора 14 не поступает , и тиристор заперт, что обеспечивает его выключенное состо ние.

В случае возникновени  короткого замыкани  в одной из фаз, например в фазе А, на общую шинуувеличиваетс  ток на соответствующем датчике 4 тока, срабатывает реле 5 тока, св занное с данным датчиком тока, замыкаютс  контакты 5.1,включаетс  промежуточное реле 8, замыкаютс  контакты 8.1-8.3, шунтируютс  накоротко контрольные входы всех каналов 6 защиты . На управл ющий электрод тиристора 14 через резистор 27 и на базу транзистора 13 через диод 19 и резистор 24 поступает отпирающее напр же5 ние.

Однако тиристор 14 открываетс  только в момент нулевого значени  пульсирующего напр жени , когда транзистор 12 закрываетс . После

0 отпирани  тиристора 14 на обмотку исполнительного реле 7 подаетс  питающее напр жение. При помощи конденсатора 22 и резистора 26 осуществл етс  задержка времени сраба5 тывани  реле до следующего нулевого значени  пульсирующего напр жени . После срабатывани  реле контакт 7.1 замыкаетс  и на катушку 3 электромагнита отключени  фазы А подает0 с  напр жение от шины источника 10 питани . Контакт силового выключател  1 фазы А размыкаетс , и его состо ние фиксируетс  защелкой катушки 3 электромагнита отключени .

5 Таким образом, размыкание контакта силового выключател  1 происходит практически через несколько периодов сетевого напр жени  (из-за инерционности механических элемен0 тов), но точно в момент прохождени  Фазного напр жени  через нулевое значение .

Аналогично размыкаютс  контакты силовых выключателей 1 фаз В и С с

- той лишь разницей, что их размыкание происходит в моменты перехода через нулевые значени  напр жений фаз В и С соответственно, что обеспечиваетс  фазовым сдвигом управQ л ющих напр жений, снимаемых с соответствующих вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9, на управл ющие входы каналов 6 защиты фаз В и С.

Кнопка 20 управлени  в каналах 6 защиты служит дл  ручного отключени  силового выключател  1 с целью устранени  причин короткого замьшани  в сети. При ее включении устройство работает как и при замыкании

контактов промежуточного реле 8. При размыкан ш кнопки 20 транзистор 13 остаетс  открытым до нулевого значени  пульсирующего напр жени , после 5 чего тиристор 14 запираетс . Исполнительное реле 7 обесточиваетс , его контакт 7.1 размыкаетс , снима  сигнал с катушки 3 электромагнита отключеи  . Кнопки 20 каналов б эаар1ты управл ютс  общей системой/

Стабилитрон 16 и конденсатор 21 обеспечивают стабилизацию и crneaof ванне пульсащ1й выпр мленного напр жёни , питающего канал 6 защиты, что повышает точность срабатывани  исполнительных реле 7 и, соответственно точность выключени  контактов силовек выключателей 1..

Ирк коротких замлсани х и пере грузках по току в фазах В и С   ме ду любМ4и фазами устройство- работает аналогично.

Использование изобретени  по сравнению с известным устройством позвол ет повысить надежность работы за счет предотвращени  электрической дуги, вызывающей износ контактов силового выкгаочател , срок службы силового выключател  примерно в 20 раз и уменьшить помехи при коммутащ1И .,

Изобретение планируетс  использовать при защите силового трансформатора , работающего при напр жении до 500 кВ и токе 2 кА в энергосистемах .

Claims (2)

1. ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР

С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий первый канал защиты, к выходным шинам которого подключена обмотка исполнительного реле, промежуточное реле и в каждой фазе силовой выключатель с катушками электромагнитов включения и’ отключения, датчик тока, выходы которого подключены к обмоткам реле тока, причем первые выводы катушек электромагнитов включения и отключения, обмотки промежуточного реле соединены с общей шиной, вторые выводы катушек электромагнитов включения - с шинами управления, второй вывод обмотки промежуточного реле через замыкающие контакты реле тока·, которые включены параллельно - с шиной источника питания, замыкающий контакт исполнительного реле включен между вторым выводом катушки электромагнита отключения одного из силовых выключателей и шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второй и третий каналы защиты, к выходным шинам которых подключены обмотки второго и третьего исполнительных реле соответственно, и трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к соответствующим фазам сети, а вторичные обмотки - к управляющим входам каналов защиты, контрольные входы которых зашунтированы замыкающими контактами промежуточного реле, а замыкающие контакты второго и третьего исполнительных реле включены последовательно с катушками электромагнитов отключения второй и третьей фаз соответственно и шиной источника питания.

2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что каждый канал защиты выполнен на первом и втором транзисторах, тиристоре, диодном мосте, стабилитроне, трех диодах, кнопке управления, двух конденсаторах и шести резисторах,при этом входы диодного моста' соединены с управляющими входами канала защиты, первый выход диодного моста соединен с эмиттерами транзисторов и первыми выводами первого конденсатора и стабилитрона, второй выход через первый резистор - с базой первого транзистора, через первый диод и второй резистор - с базой второго транзистора, через третий резистор / 1120420 и второй диод - с вторыми выводами первого конденсатора и стабилитрона и с первыми выводами кнопки управления, четвертого резистора, второго конденсатора, с первым контрольным входом и первой выходной шиной, второй контрольный вход соединен с вторым выводом кнопки управления, через пятый резистор - с коллектором первого транзистора и управляющим электродом тиристора, через третий диод - с точкой соединения первого диода и второго резистора, первый выходной электрод тиристора соединен с второй выходной шиной, вторыми выводами четвертого резистора и вто рого конденсатора, а второй выходной электрбд- с коллектором второго транзистора, торого через шестой ключей к коллектору эммитер корезистор подпервого транзистора.