1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29769
(51) H02H 7/10 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0487.1
(22) 11.04.2014
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(72) Клецель Марк Яковлевич; Барукин Александр
Сергеевич; Кислов Александр Петрович
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Павлодарский
государственный университет им. С. Торайгырова"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) RU №1246230, 1986
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
(57) Изобретение относится к преобразовательной
технике, а именно к устройствам для защиты
вентильных преобразовательных установок.
Технический результат изобретения - повышение
чувствительности устройства.
Устройство для дифференциальной защиты
преобразовательной установки, снабженной
силовым трансформатором с блоком регулирования
под нагрузкой и автоматическим регулятором
напряжения, содержащее исполнительный орган,
герконы с управляющими обмотками, каждый из
которых закреплен в магнитном поле токопровода
соответствующей фазы переменного тока со
стороны высшего напряжения трансформатора
установки, блок измерения с источником
постоянного оперативного тока, выполненный в
виде моста Уистона, в качестве четвертого плеча
которого использован магниторезистор,
закрепленный в магнитном поле токопровода
постоянного тока преобразовательной установки, в
качестве остальных плеч - резисторы, одна
диагональ моcтa Уистона использована в качестве
выходов блока измерения, а другая диагональ моста
Уистона подключена к выходу источника
постоянного оперативного тока, контролирующий
геркон и регулируемый резистор, через которые к
выходам блока измерения подключены
управляющие обмотки герконов, дополнительный
геркон для каждой фазы, закрепленный в магнитном
поле токопровода соответствующей фазы
переменного сока, элемент ПАМЯТЬ,
записывающим входом подключенный к
размыкающем контакту соответствующего геркона
с управляющей обмоткой, первый элемент И,
выходом подключенный к исполнительному органу,
первый, второй, третий элементы ВРЕМЯ, входами
подключенные к замыкающему контакту
дополнительного геркона, выходу элемента
ПАМЯТЬ, выходу второго элемента ВРЕМЯ
соответственно, первый элемент НЕ, входом
подключенный к выходу первого элемента ВРЕМЯ,
а выходом к первому входу первого элемента И,
вторым входом подключенного к выходу второю
элемента ВРЕМЯ, выход третьего элемента ВРЕМЯ
подключен к входу сброса элемент ПАМЯТЬ,
первый и второй блоки регулирования тока
срабатывания защиты с выходными реле,
подключенные к блоку регулирования под
нагрузкой и к автоматическому регулятору
напряжения, причем первый и второй блоки
регулирования тока срабатывания защиты состоят
из второго, третьего, четвертого, пятою, шестою,
седьмого, восьмого, девятого, десятого,
одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого,
четырнадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого,
семнадцатого элементов И, второго, третьего,
четвертого, пятого элементов НЕ, первого, второго,
третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого,
восьмого, девятого, десятого элементов ТРИГГЕР,
первого и второго (с нормально-замкнутыми
контактами), третьего и четвертого (с нормально-
разомкнутыми контактами) выходных реле,
контакты которых подключены параллельно
соответствующим балластным резисторам.
Экономический эффект заключается в экономии
материальных ресурсов, а именно, меди и проката
черных металлов, необходимых для производства
трансформаторов тока, и в уменьшении средств для
проведения ремонтов за счет выявления
повреждений на ранней стадии.
(19)KZ(13)A4(11)29769
2. 29769
2
Изобретение относится к преобразовательной
технике, а именно к устройствам для защиты
вентильных преобразовательных установок.
Известно устройство для дифференциальной
защиты преобразовательной установки, содержащее
первый, второй и третий выпрямители, входами
подключенные к трансформаторам тока фаз
установки, а выходами через регулировочные
резисторы к обмоткам первого, второго и третьего
герконов, установленных в магнитном поле
выпрямленного тока установки и своими
контактами подключенных к входам четвертого и
пятого, пятого и шестого, четвертого и шестого
элементов И соответственно, своими выходами
подключенных к соответствующим входам элемента
ИЛИ, выходом подключенного в цепь отключения
выключателя, первый, второй и третий элементы
сравнения, входами подключенные к выходам
первого и второго, первого и третьего, второго и
третьего выпрямителей соответственно, а выходами
к входам первого, второго и третьего элементов И.
выходами подключенных к цепям сигнализации
(Инновационный патент №22076, KZ, опубл.
06.11.2008, бюл. №12).
Однако это устройство нуждается в
высоковольтных металлоемких трансформаторах
переменного тока, которые устанавливаются со
стороны высшего напряжения трансформатора.
Наиболее близким к предлагаемому является
устройство для дифференциальной защиты
преобразовательной установки, снабженной
силовым трансформатором с блоком регулирования
под нагрузкой и автоматическим регулятором
напряжения, содержащее исполнительный орган,
герконы с управляющими обмотками, каждый из
которых закреплен в магнитном поле токопровода
соответствующей фазы переменного тока со
стороны высшего напряжения трансформатора
установки, блок измерения с источником
постоянного оперативного тока, выполненный в
виде моста Уистона, в качестве четвертого плеча
которого использован магниторезистор,
закрепленный в магнитном поле токопровода
постоянного тока преобразовательной установки, в
качестве остальных плеч резисторы, одна диагональ
моста Уистона использована в качестве выходов
блока измерения, а другая диагональ моста Уистона
подключена к выходу источника постоянного
оперативного тока, контролирующий геркон и
регулируемый резистор, через которые к выходам
блока измерения подключены управляющие
обмотки герконов. дополнительный геркон для
каждой фазы, закрепленный в магнитном поле
токопровода соответствующей фазы переменного
тока, элемент ПАМЯТЬ, записывающим входом
подключенный к размыкающему контакту
соответствующего геркона с управляющей
обмоткой, первый элемент И, выходом
подключенный к исполнительному органу, первый,
второй, третий элементы ВРЕМЯ, входами
подключенные к замыкающему контакту
дополнительного геркона, выходу элемента
ПАМЯТЬ, выходу второго элемента ВРЕМЯ
соответственно, первый элемент НЕ, входом
подключенный к выходу первого элемента ВРЕМЯ,
а выходом к первому входу первого элемента И,
вторым входом подключенного к выходу второго
элемента ВРЕМЯ, выход третьего элемента ВРЕМЯ
подключен к входу сброса элемента ПАМЯТЬ (А.с.
№1246230. СССР, опубл. 23.07.86. бюл. №27).
Однако эго устройство обладает малой
чувствительностью, так как при изменении
сопротивления трансформатора, вызванного
работой автоматического регулятора напряжения
при отклонении напряжения сети от номинального,
значения токов коротких замыканий, протекающих
в фазах, могут уменьшаться, а ток срабатывания
защиты остается неизменным.
Технический результат изобретения - повышение
чувствительности устройства.
Технический результат достигается тем, что в
устройство для дифференциальной защиты
преобразовательной установки, снабженной
силовым трансформатором с блоком регулирования
под нагрузкой и автоматическим регулятором
напряжения, содержащее исполнительный орган,
герконы с управляющими обмотками, каждый из
которых закреплен в магнитном поле токопровода
соответствующей фазы переменного тока со
стороны высшего напряжения трансформатора
установки, блок измерения с источником
постоянного оперативного тока, выполненный в
виде моста Уистона, в качество четвертого плеча
которого использован магниторезистор,
закрепленный в магнитном поле токопровода
постоянного тока преобразовательной установки, в
качестве остальных плеч резисторы, одна диагональ
моста Уистона использована в качестве выходов
блока измерения, а другая диагональ моста Уистона
подключена к выходу источника постоянного
оперативного тока, контролирующий геркон и
регулируемый резистор, через которые к выходам
блока измерения подключены управляющие
обмотки герконов, дополнительный геркон для
каждой фазы, закрепленный в магнитном поле
токопровода соответствующей фазы переменного
тока, элемент ПАМЯТЬ, записывающим входом
подключенный к размыкающему контакту
соответствующего геркона с управляющей
обмоткой, первый элемент И, выходом
подключенный к исполнительному органу, первый,
второй, третий элементы ВРЕМЯ, входами
подключенные к замыкающему контакту
дополнительного геркона, выходу элемента
ПАМЯТЬ, выходу второго элемента ВРЕМЯ
соответственно, первый элемент НЕ, входом
подключенный к выходу первого элемента ВРЕМЯ,
а выходом к первому входу первого элемента И,
вторым входом подключенного к выходу второго
элемента ВРЕМЯ, выход третьего элемента ВРЕМЯ
подключен к входу сброса элемента ПАМЯТЬ,
дополнительно введены первый и второй блоки
регулирования тока срабатывания защиты с
выходными реле, в качестве второго плеча моста
Уистона использованы балластные резисторы,
количество которых равно числу ответвлений блока
3. 29769
3
регулирования напряжения под нагрузкой, причем
автоматический регулятор напряжения выходами
подключен к входам первого и второго блоков
регулирования тока срабатывания защиты и к
входам блока регулирования под нагрузкой, выход
которого подключен к входам первого и второго
блоков регулирования тока срабатывания защиты и
к входу автоматического регулятора напряжения,
нормально- замкнутые контакты выходных реле
первого блока регулирования тока срабатывания
защиты и нормально-разомкнутые контакты
выходных реле второго блока регулирования тока
срабатывания защиты подключены параллельно
соответствующим балластным резисторам.
Первый и второй блоки регулирования тока
срабатывания защиты выполнены в виде второго,
третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого,
восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого,
двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого,
пятнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого
элементов И, второго, третьего, четвертого, пятого
элементов НЕ, первого, второго, третьего,
четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого,
девятого, десятого элементов ТРИГГЕР, первого и
второго (с нормально- замкнутыми контактами),
третьего и четвертого (с нормально-разомкнутыми
контактами) выходных реле, причем первый
элемент ТРИГГЕР, записывающим входом
подключенный к первому выходу автоматического
регулятора напряжения, а входом сброса - ко
второму выходу автоматического регулятора
напряжения, своим прямым выходом подключен ко
второму входу второго элемента И, первым входом
подключенною к выходу блока регулирования под
нагрузкой, а выходом - к первым входам четвертого
и десятого элементов И, входу сброса четвертого
элемента ТРИГГЕР и второму входу тринадцатого
элемента И, выход четвертого элемента И
подключен к записывающему входу третьего
элемента ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу шестого элемента И и
входу первого выходного реле, выход шестого
элемента И подключен к записывающему входу
пятого элемента ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу десятого элемента И,
который своим выходом подключен к
записывающему входу седьмого элемента
ТРИГГЕР, прямой выход последнего подключен ко
второму входу четырнадцатого элемента И и входу
второго выходного реле, выход четырнадцатого
элемента И подключен к записывающему входу
девятою элемента ТРИГГЕР, инверсный выход
которого подключен к третьему входу пятого
элемента И, третий элемент ТРИГГЕР, входом
сброса подключенный к выходу первого элемента И,
инверсным выходом подключен к первому входу
седьмою элемента И. который своим выходом
подключен к входу сброса пятого элемента
ТРИГГЕР, инверсный выход которого подключен к
первому входу одиннадцатого элемента И и второму
входу пятого элемента И, выход одиннадцатого
элемента И подключен к входу сброса седьмого
элемента ТРИГГЕР, инверсный выход последнего
подключен к первому входу пятнадцатого элемента
И, выход которого подключен к входу сброса
девятого элемента ТРИГГЕР, второй элемент НЕ,
входом подключенный к первому входу
автоматическою регулятора напряжения, выходом
подключен к первым входам шестого и
четырнадцатого элементов И, третий элемент НЕ,
входом подключенный ко второму выходу
автоматического регулятора напряжения, выходом
подключен ко вторым входам седьмого и
пятнадцатого элементов И, второй элемент
ТРИГГЕР, записывающим входом подключенный
ко второму выходу автоматического регулятора
напряжения, а входом сброса - к первому выходу
автоматического регулятора напряжения, своим
прямым выходом подключен ко второму входу
третьего элемента И, первым входом
подключенного к выходу блока регулирования под
нагрузкой, а выходом - к первым входам пятого и
двенадцатого элементов И и второму входу
одиннадцатого элемента И, выход пятого элемента
И подключен к записывающему входу четвертого
элемента ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу восьмого элемента И и
входу третьего выходного реле, выход восьмого
элемента И подключен к записывающему входу
шестого элемента ТРИГГЕР, прямой выход
которого подключен ко второму входу двенадцатого
элемента И, который своим выходом подключен к
записывающему входу восьмого элемента
ТРИГГЕР, прямой выход последнего подключен ко
второму входу шестнадцатого элемента И и входу
четвертого выходного реле, выход шестнадцатого
элемента И подключен к записывающему входу
десятого элемента ТРИГГЕР, инверсный выход
которою подключен к третьему входу четвертого
элемента И, четвертый элемент ТРИГГЕР
инверсным выходом подключен к первому входу
девятого элемента И, который своим выходом
подключен к входу сброса шестого элемента
ТРИГГЕР, инверсный выход которою подключен к
первому входу тринадцатого элемента И и второму
входу четвертого элемента И, выход тринадцатого
элемента И подключен к входу сброса восьмого
элемента ТРИГГЕР, инверсный выход последнего
подключен к первому входу семнадцатого элемента
И, выход которого подключен к входу сброса
десятою элемента ТРИГГЕР, четвертый элемент НЕ.
входом подключенный ко второму входу
автоматическою регулятора напряжения, выходом
подключен к первым входам восьмого и
шестнадцатого элементов И, пятый элемент НЕ,
входом подключенный к первому выходу
автоматического регулятора напряжения, выходом
подключен ко вторым входам девятого и
семнадцатого элементов И.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого
устройства.
На фиг.2 представлена схема первого и второго
блоков регулирования тока срабатывания защиты.
Устройство содержит герконы 1-4 с
управляющими обмотками и герконы 5-7 без
обмоток, мост Уистона из резисторов 8,
4. 29769
4
магниторезистора 9 и балластных резисторов 29,
элементы 10-12 ВРЕМЯ, элемент 13 НЕ, элемент 14
ПАМЯТЬ, элемент 15 И, источник 16 постоянного
оперативного тока, регулируемый резистор 17,
исполнительный орган 18, блок 19 сигнализации,
первый 32 и второй 33 блоки регулирования тока
срабатывания защиты с выходными реле. Начала
управляющих обмоток герконов 1-3 подключены к
клемме 20 выхода моста Уистона, а концы - к
началу обмотки управления геркона 4, конец
которой подключен через регулируемый резистор 17
к клемме 21 выхода моста Уистона.
Герконы 1 и 5, 2 и 6, 3 и 7 закреплены в
магнитном поле токопроводов 22-24 переменного
тока фаз А, В, С преобразовательной установки,
состоящей из трансформатора 25 и преобразователя
26, к которому подключена нагрузка 27.
Размыкающий контакт геркона 1 подключен к
записывающему входу элемента 14 ПАМЯТЬ.
Замыкающий контакт геркона 5 подключен к входу
первого элемента 10 ВРЕМЯ, выход которого
подключен к входу первого элемента 13 НЕ, вход
второго элемента 11 ВРЕМЯ - к выходу элемента 14
ПАМЯТЬ, выход второго элемента 11 ВРЕМЯ
подключен ко второму входу первого элемента 15 И
и входу третьего элемента 12 ВРЕМЯ, выход
последнего - к входу сброса элемента 14 ПАМЯТЬ,
выход первого элемента 13 НЕ - к первому входу
первого элемента 15 И, выход которого подключен к
исполнительному органу 18, к которому подключен
и контакт геркона 4, другой контакт которого
подключен к контактам герконов 1-3 и блоку 19
сигнализации. Контакт геркона 5 подключен к
плюсу источника оперативного тока. Так же
подключены герконы и логические элементы для
фаз В и С. Автоматический регулятор напряжения
31 выходами подключен к входам первого 32 и
второго 33 блоков регулирования тока срабатывания
защиты и к входам блока 30 регулирования под
нагрузкой, выход которого подключен к входам
первого 32 и второго 33 блоков регулирования тока
срабатывания защиты и к входу автоматического
регулятора напряжения 31, нормально-замкнутые
контакты выходных реле первого 32 блока
регулирования тока срабатывания защиты и
нормально-разомкнутые контакты выходных реле
второго 33 блока регулирования тока срабатывания
защиты подключены параллельно соответствующим
балластным резисторам.
Для реализации первого 32 и второго 33 блоков
регулирования тока срабатывания защиты первый
элемент 54 ТРИГГЕР, записывающим входом
подключенный к первому выходу автоматического
регулятора напряжения 31, а входом сброса - ко
второму выходу автоматического регулятора
напряжения 31, своим прямым выходом подключен
ко второму входу второго элемента 38 И, первым
входом подключенного к выходу блока 30
регулирования под нагрузкой, а выходом - к первым
входам четвертого 40 и десятого 46 элементов И,
входу сброса четвертого элемента 57 ТРИГГЕР и
второму входу тринадцатою элемента 49 И, выход
четвертого элемента 40 И подключен к
записывающему входу третьего элемента 56
ТРИГГЕР, прямой выход которого подключен ко
второму входу шестого элемента 42 И и входу
первого 34 выходного реле, выход шестого элемента
42 И подключен к записывающему входу пятого
элемента 58 ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу десятого элемента 46
И, который своим выходом подключен к
записывающему входу седьмого элемента 60
ТРИГГЕР, прямой выход последнего подключен ко
второму входу четырнадцатого элемента 50 И и
входу второго 35 выходного реле, выход
четырнадцатого элемента 50 И подключен к
записывающему входу девятого элемента 62
ТРИЕЕЕР, инверсный выход которого подключен к
третьему входу пятого элемента 41 И, третий
элемент 56 ТРИГГЕР, входом сброса подключенный
к выходу третьего элемента 39 И, инверсным
выходом подключен к первому входу седьмого
элемента 43 И, который своим выходом подключен
к входу сброса пятого элемента 58 ТРИГГЕР,
инверсный выход которого подключен к первому
входу одиннадцатого элемента 47 И и второму
входу пятого элемента 41 И, выход одиннадцатого
элемента 47 И подключен к входу сброса седьмого
элемента 60 ТРИГГЕР, инверсный выход
последнего подключен к первому входу
пятнадцатого элемента 51 И, выход которого
подключен к входу сброса девятого элемента 62
ТРИГГЕР, второй элемент 64 НЕ, входом
подключенный к первому входу автоматического
регулятора напряжения 31, выходом подключен к
первым входам шестого 42 и четырнадцатого 50
элементов И, третий элемент 65 НЕ. входом
подключенный ко второму выходу автоматического
регулятора напряжения 31, выходом подключен ко
вторым входам седьмого 43 и пятнадцатого 51
элементов И, второй элемент 55 ТРИГГЕР,
записывающим входом подключенный ко второму
выходу автоматического регулятора напряжения 31.
а входом сброса - к первому выходу
автоматического регулятора напряжения 31, своим
прямым выходом подключен ко второму входу
третьего элемента 39 И, первым входом
подключенного к выходу блока 30 регулирования
под нагрузкой, а выходом - к первым входам пятого
41 и двенадцатого 48 элементов И и второму входу
одиннадцатого элемента 47 И, выход пятого
элемента 41 И подключен к записывающему входу
четвертого элемента 57 ТРИГГЕР, прямой выход
которого подключен ко второму входу восьмого
элемента 44 И и входу третьего 36 выходного реле,
выход восьмого элемента 44 И подключен к
записывающему входу шестого элемента 59
ТРИГГЕР, прямой выход которого подключен ко
второму входу двенадцатого элемента 48 И,
который своим выходом подключен к
записывающему входу восьмого элемента 61
ТРИГГЕР, прямой выход последнего подключен ко
второму входу шестнадцатого элемента 52 И и
входу четвертого 37 выходного реле, выход
шестнадцатого элемента 52 И подключен к
записывающему входу десятого элемента 63
5. 29769
5
ТРИГГЕР, инверсный выход которого подключен к
третьему входу четвертого 40 элемента И,
четвертый элемент 57 ТРИГГЕР инверсным
выходом подключен к первому входу девятого
элемента 45 И, который своим выходом подключен
к входу сброса шестого элемента 59 ТРИГГЕР,
инверсный выход которого подключен к первому
входу тринадцатого элемента 49 И и второму входу
четвертого элемента 40 И, выход тринадцатого
элемента 49 И подключен к входу сброса восьмого
элемента 61 ТРИГГЕР, инверсный выход
последнего подключен к первому входу
семнадцатого элемента 53 И, выход которого
подключен к входу сброса десятого элемента 63
ТРИГГЕР, четвертый элемент 66 НЕ, входом
подключенный ко второму входу автоматического
регулятора напряжения 31, выходом подключен к
первым входам восьмого 44 и шестнадцатого 52
элементов И, пятый элемент 67 НЕ, входом
подключенный к первому выходу автоматического
регулятора напряжения 31, выходом подключен ко
вторым входам девятого 45 и семнадцатого 53
элементов И. Количество элементов в первом 32 и
втором 33 блоках регулирования тока срабатывания
защиты зависит от числа ступеней регулирования.
На фиг.2, для примера, изображена схема для
трансформатора, имеющего ±2 ответвления в блоке
30 регулирования под нагрузкой.
Устройство работает следующим образом.
В режиме нагрузки преобразовательной
установки магнитный поток Фy, созданный
постоянным током Iy в управляющей обмотке
каждого из герконов, например, первого, и
магнитный поток Фm от токов в токопроводе 22
воздействуют на геркон 1 так, что последний
находится в сработанном состоянии, его контакты
разомкнуты, на записывающий вход элемента 14
ПАМЯТЬ сигнал не поступает, и исполнительный
орган 18 не работает.
Указанное воздействие обеспечивается за счет
того, что Фy = Фm+Фср+Фз, где Фm - магнитный
поток, создаваемый амплитудным значением
текущею тока Im нагрузки токонровода; Фср -
магнитный поток, под действием которого
срабатывает каждый из герконов 1-3; Фз магнитный
поток запаса, учитывающий дискретность
изменения Iy, скорость нарастания тока
преобразователя, влияние токопроводов других фаз
на геркон. укрепленный в магнитном поле
рассматриваемой фазы. Im=к•Iн, где к - коэффициент
преобразования; Iн - ток текущей нагрузки
преобразователя. Iy обеспечивается изменением
величины сопротивления магниторезистора 9 в
зависимости от тока нагрузки преобразовательной
установки. Чем больше этот ток, тем больше
сопротивление магниторезистора и тем больше
величина напряжения постоянного тока на выходе
моста Уистона (между клеммами 20 и 21), а
следовательно, и ток в обмотках герконов 1-3.
При коротком замыкании (КЗ) в преобразователе
26, работающем в режиме выпрямителя, ток хотя бы
в одном из токопроводов 22-24 увеличивается, а в
токопроводе 28 уменьшается, и магнитный поток
переменного тока токопровода, воздействующий,
например, па геркон 1 в одну из полуволн
переменного тока, оказывается большим магнитного
потока тока обмотки управления. В результате
контакты геркона 1, отпадая, замыкаются, подавая
сигнал на записывающий вход элемента 14
ПАМЯТЬ, который запускает второй элемент 11
ВРЕМЯ, имеющий задержку t1=0,011с. Через t1
сигнал подается на вход первого элемента 15 И, на
другой вход которого поступает сигнал с первого
элемента 13 НЕ, так как на вход последнего при КЗ
сигнал не подается из-за того, что первый элемент
10 ВРЕМЯ имеет задержку t2=0,01 с и не успевает
доработать за время замыкания контактов геркона 5,
который срабатывает и отпадает в каждую
полуволну переменного тока. Ток Iср в токопроводе
22 (23,24), при котором геркон 5 (6,7) срабатывает,
может быть выбран меньше номинального тока
установки или несколько больше его (в первом
случае срок работы геркона 2-3 года, а во втором
теоретически очень велик). И в том, и в другом
случае при КЗ время, в течение которого контакты
геркона 5 замкнуты. t3<0,01 с, поскольку
длительность полуволны тока t4=0,01 с. Таким
образом, на выходе первого элемента 15 И
появляется сигнал и исполнительный орган
отключает установку. При включении
трансформатора под напряжение или
восстановлении напряжения после отключения
внешнего КЗ происходит бросок тока
намагничивания. Геркон 1, как и при КЗ,
срабатывает и подает сигнал на вход первого
элемента 15 И. Срабатывает и геркон 5. Так как, ток
намагничивания через 0,01-0,012 с после того, как
он возник, близок к максимальному (он имеет в
пределах периода один максимум), первый элемент
10 ВРЕМЯ подает сигнал на первый элемент 13 НЕ,
а на входе первою элемента 15 И сигнал снимается и
защита не работает. Через время t5 = 0,1 с (такое
время позволяет упростить исполнительный орган)
третий элемент 12 ВРЕМЯ подает сигнал на вход
сброса элемента 14 ПАМЯТЬ: t4 выбрано большим
t2, так как в противном случае сигнал, подаваемый
вторым элементом 11 ВРЕМЯ на первый элемент 15
И, при рассмотренном броске тока намагничивания
появится до того, как будет снят сигнал с другого
входа первого элемента 15 И, и защита работала бы
излишне.
При отклонении напряжения сети от
номинального значения в работу вступает
автоматический регулятор напряжения 31. Элемент
сравнения, входящий в его состав, сравнивает
входное напряжение с заданной уставкой
регулятора по напряжению, и, в зависимости от
знака отклонения, подает регулятору сигнал о
необходимости повышения или понижения
напряжения. С первого (реле "прибавить") или со
второго (реле "убавить") выходов автоматического
регулятора напряжения 31 сигнал поступает на
входы первого 32 и второго 33 блоков
регулирования тока срабатывания защиты и на вход
блока 30 регулирования под нагрузкой. Исполнение
команды на переключение числа витков
6. 29769
6
контролируется по сигналу переключения,
формируемому блоком 30 регулирования под
нагрузкой, и поступающему в блок контроля,
входящего в состав автоматического регулятора
напряжения 31 и на входы первого 32 и второго 33
блоков регулирования тока срабатывания защиты.
При поступлении сигналов с первого выхода
автоматического регулятора напряжения 31 и
выхода блока 30 регулирования под нагрузкой
сбросится второй 33 блок регулирования тока
срабатывания защиты и сработает первый 32 блок
регулирования тока срабатывания защиты, первое
выходное реле которого своим нормально-
замкнутым контактом дешунтирует
соответствующий балластный резистор 29 - за счет
увеличения сопротивления во втором плече моста
Уистона увеличится и величина напряжения
постоянного тока на выходе моста (между клеммами
20 и 21), а следовательно, и ток в обмотках герконов
1-3.
При поступлении сигналов со второго выхода
автоматического регулятора напряжения 31 и
выхода блока 30 регулирования под нагрузкой
сбросится первый 32 блок регулирования тока
срабатывания защиты, и первое выходное реле
вернется в исходное положение, тем самым,
шунтируя своим нормально-замкнутым контактом
соответствующий балластный резистор 29, что
приведет к снижению тока в обмотках герконов 1-3.
Второй 33 блок регулирования тока срабатывания
защиты сработает только при следующем
поступлении сигналов со второго выхода
автоматического регулятора напряжения 3 I и
выхода блока 30 регулирования под нагрузкой.
Первый 32 и второй 33 блоки регулирования
тока срабатывания защиты работают следующим
образом.
В случае необходимости повышения напряжения
сигнал с первого выхода автоматического
регулятора напряжения 31 поступает на первый
вход блока 30 регулирования под нагрузкой,
записывающий вход первого элемента 54 ТРИГГЕР.
вход сброса второго элемента 55 ТРИГГЕР, а также
на входы второго 64 и пятого 67 элементов НЕ.
Сигнал с выхода блока 30 регулирования под
нагрузкой поступает в блок контроля, входящего в
состав автоматического регулятора напряжения 31,
и на первые входы второго 38 и третьего 39
элементов И. С выхода второго элемента 38 И
сигнал поступает на первые входы четвертого 40 и
десятого 46 элементов И, вход сброса четвертого
элемента 57 ТРИГГЕР и на второй вход
тринадцатого элемента 49 И. С инверсных выходов
шестого 59 и десятого 63 элементов ТРИГГЕР
сигнал поступает на второй и третий входы
четвертого элемента 40 И соответственно, с выхода
последнего сигнала поступает на записывающий
вход третьего элемента 56 ТРИГГЕР, который
сработав, подаст сигнал на второй вход шестого
элемента 42 И и вход первого 34 выходного реле,
которое своим нормально-замкнутым контактом 68
дешунтирует балластный резистор 29 за счет
увеличения сопротивления во втором плече моста
Уистоиа увеличивается и величина напряжения
постоянного тока на выходе моста (между клеммами
20 и 21), а следовательно, и ток в обмотках герконов
1-3. После снятия сигнала с первою выхода
автоматического регулятора напряжения 31 через
второй элемент 64 НЕ срабатывает шестой элемент
42 И, с выхода которого сигнал поступает на
записывающий вход пятого элемента 58 ТРИГГЕР,
подготавливающего схему к ожиданию следующего
сигнала с первого (реле "прибавить") или со второго
(реле "убавить") выходов автоматическою
регулятора напряжения 31.
И в случае срабатывания реле "убавить" сигнал
со второго выхода автоматического регулятора
напряжения 31 поступает на второй вход блока 30
регулирования под нагрузкой, записывающий вход
второго элемента 55 ТРИГГЕР, вход сброса первого
элемента 54 ГРИГГЕР, а также на входы третьего 65
и четвертого 66 элементов НЕ. При поступлении
сигнала с выхода блока 30 регулирования под
нагрузкой, на выходе третьего элемента 39 И
появляется сигнал, поступающий на первые входы
пятого 41 и двенадцатого 48 элементов И, второй
вход одиннадцатого элемента 47 И, а также на вход
сброса тpетьегo элемента 56 ТРИГГЕР, в результате
чего первое 34 выходное реле вернется в исходное
положение и шунтирует своим нормально-
замкнутым контактом 68 балластный резистор 29.
уменьшив тем самым ток в обмотках герконов 1-3.
После того, как третий элемент 56 ТРИГГЕР
сбросится, сигнал с его инверсного выхода поступит
на первый вход седьмого элемента 43 И, который
при снятии сигнала со второго выхода
автоматическою регулятора напряжения 31
сработает через четвертый элемент 65 НЕ и сбросит
пятый элемент 58 ТРИГГЕР, подготавливая схему к
ожиданию следующего сигнала с первого или со
второго выходов автоматического регулятора
напряжения 31.
Таким образом, защита срабатывает при
внутренних коротких замыканиях и не paбoтаeт при
бросках тока намагничивания, в режиме нагрузки и
при внешних коротких регулирования под
нагрузкой, оперативно изменяя ток срабатывания
защиты.
Экономический эффект заключается в экономии
материальных ресурсов, а именно, меди и проката
черных металлов, необходимых для производства
трансформаторов тока, и в уменьшении средств для
проведения ремонтов за счет выявления
повреждений на ранней стадии.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для дифференциальной защиты
преобразовательной установки, снабженной
силовым трансформатором с блоком регулирования
под нагрузкой и автоматическим регулятором
напряжения, содержащее исполнительный орган,
герконы с управляющими обмотками, каждый из
которых закреплен в магнитном поле токопровода
соответствующей фазы переменного тока со
стороны высшего напряжения трансформатора
7. 29769
7
установки, блок измерения с источником
постоянного оперативного тока, выполненный в
виде моста Уистона, в качестве четвертого плеча
которого использован магниторезистор,
закрепленный в магнитном поле токопровода
постоянного тока преобразовательной установки, в
качестве остальных плеч - резисторы, одна
диагональ моста Уистона использована в качестве
выходов блока измерения, а другая диагональ моста
Уистона подключена к выходу источника
постоянного оперативного тока, контролирующий
геркон и регулируемый резистор, через которые к
выходам блока измерения подключены
управляющие обмотки герконов, дополнительный
геркон для каждой фазы, закрепленный в магнитном
поле токопровода соответствующей фазы
переменного тока, элемент ПАМЯТЬ,
записывающим входом подключенный к
размыкающему контакту соответствующего геркона
с управляющей обмоткой, первый элемент И,
выходом подключенный к исполнительному органу,
первый, второй, третий элементы ВРЕМЯ, входами
подключенные к замыкающему контакту
дополнительного геркона, выход у элемента
ПАМЯТЬ, выходу второго элемента ВРЕМЯ
соответственно, первый элемент НЕ, входом
подключенный к выходу первого элемента ВРЕМЯ,
а выходом к первому входу первого элемента И,
вторым входом подключенною к выходу второго
элемента ВРЕМЯ, выход третьего элемента ВРЕМЯ
подключен к входу сброса элемента ПАМЯТЬ,
отличающееся тем, что введены первый и второй
блоки регулирования тока срабатывания защиты с
выходными реле, в качестве второго плеча моста
Уистона использованы балластные резисторы,
количество которых равно числу ответвлений блока
регулирования под нагрузкой, причем
автоматический регулятор напряжения выходами
подключен к входам первого и второго блоков
регулирования тока срабатывания защиты и к
входам блока регулирования под нагрузкой, выход
которого подключен к входам первого и второго
блоков регулирования тока срабатывания защиты и
к вход у автоматического регулятора напряжения,
нормально-замкнутые контакты выходных реле
первого блока регулирования тока срабатывания
защиты и нормально-разомкнутые контакты
выходных реле второго блока регулирования тока
срабатывания защиты подключены параллельно
соответствующим балластным резисторам.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
первый и второй блоки регулирования тока
срабатывания защиты выполнены в виде второго,
третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого,
восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого,
двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого,
пятнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого
элементов И, второго, третьего, четвертого, пятого
элементов НЕ, первого, второго, третьего,
четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого,
девятого, десятого элементов ТРИГГЕР, первого и
второго (с нормально-замкнутыми контактами),
третьего и четвертого (с нормально-разомкнутыми
контактами) выходных реле, причем первый
элемент ТРИГГЕР, записывающим входом
подключенный к первому выходу автоматического
регулятора напряжения, а входом сброса - ко
второму выходу автоматического регулятора
напряжения, своим прямым выходом подключен ко
второму входу второго элемента И, первым входом
подключенного к выходу блока регулирования под
нагрузкой, а выходом - к первым входам четвертого
и десятого элементов И, входу сброса четвертого
элемента ТРИГГЕР и второму входу тринадцатого
элемента И, выход четвертого элемента И
подключен к записывающему входу третьего
элемента ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу шестого элемента И и
входу первого выходного реле, выход шестого
элемента И подключен к записывающем у входу
пятого элемента ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу десятого элемента И,
который своим выходом подключен к
записывающему входу седьмого элемента
ТРИГГЕР, прямой выход последнего подключен ко
второму входу четырнадцатого элемента И и входу
второго выходного реле, выход четырнадцатого
элемента И подключен к записывающему входу
девятого элемента ТРИГГЕР, инверсный выход
которого подключен к третьему входу пятого
элемента И, третий элемент ТРИГГЕР, входом
сброса подключенный к выходу третьего элемента
И, инверсным выходом подключен к первому входу
седьмого элемента И, который своим выходом
подключен к входу сброса пятого элемента
ТРИГГЕР, инверсный выход которого подключен к
первому входу одиннадцатого элемента И и второму
входу пятого элемента И, выход одиннадцатого
элемента И подключен к входу сброса седьмого
элемента ТРИГГЕР, инверсный выход последнего
подключен к первому входу пятнадцатого элемента
И, выход которого подключен к входу сброса
девятого элемента ТРИГГЕР, второй элемент НЕ,
входом подключенный к первому входу
автоматического регулятора напряжения, выходом
подключен к первым входам шестого и
четырнадцатого элементов И, третий элемент НЕ,
входом подключенный ко второму выходу
автоматического регулятора напряжения, выходом
подключен ко вторым входам седьмого и
пятнадцатого элементов И, второй элемент
ТРИГГЕР, записывающим входом подключенный
ко второму выходу автоматического регулятора
напряжения, а входом сброса - к первому выходу
автоматического регулятора напряжения, своим
прямым выходом подключен ко второму входу
третьего элемента И, первым входом
подключенного к выходу блока регулирования под
нагрузкой, а выходом - к первым входам пятого и
двенадцатого элементов И и второму входу
одиннадцатого элемента И, выход пятого элемента
И подключен к записывающему входу четвертого
элемента ТРИГГЕР, прямой выход которого
подключен ко второму входу восьмого элемента И и
входу третьего выходного реле, выход восьмого
элемента И подключен к записывающему входу
8. 29769
8
шестого элемента ТРИГГЕР, прямой выход
которого подключен ко второму входу двенадцатого
элемента И, который своим выходом подключен к
записывающему входу восьмого элемента
ТРИГГЕР, прямой выход последнего подключен ко
второму входу шестнадцатого элемента И и входу
четвертого выходного реле, выход шестнадцатого
элемента И подключен к записывающему входу
десятого элемента ТРИГГЕР, инверсный выход
которого подключен к третьему входу четвертого
элемента И, четвертый элемент ТРИГГЕР
инверсным выходом подключен к первому входу
девятого элемента И, который своим выходом
подключен к входу сброса шестого элемента
ТРИГГЕР, инверсный выход которого подключен к
первому входу тринадцатого элемента И и второму
входу четвертого элемента И, выход тринадцатого
элемента И подключен к входу сброса восьмого
элемента ТРИГГЕР, инверсный выход последнего
подключен к первому входу семнадцатого элемента
И, выход которого подключен к входу сброса
десятого элемента ТРИГГЕР, четвертый элемент
НЕ, входом подключенный ко второму входу
автоматического регулятора напряжения, выходом
подключен к первым входам восьмого и
шестнадцатого элементов И, пятый элемент НЕ,
входом подключенный к первому выходу
автоматического регулятора напряжения, выходом
подключен ко вторым входам девятого и
семнадцатого элементов И.
