УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

УСТРОЙСТВО для ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в схемах релейной защиты трехфазных нагрузок и трехфазных электрических сетей
от аномальных режимов работы.
Известно устройство для защиты и контроля трехфазного источника переменного напряжения, содержащее три плавких предохранителя, первые выводы которых предназначены для подключения к соответствующим выводам защищаемого источника, а вторые выводы предназначены для подключения к соответствующим выводам нагрузки, и реагирующий орган, который содержит два блока формирования искусственной средней точки, подключенные соответственно к первым и вторым выводам плавких предохранителей, и индикатор тока, включенный между выходными выводами этих блоков ( Патент РФ № 2020683, кл. Н 02 Н 7/10, 1992).
Это устройство защищает трехфазную электрическую сеть от аномально высоких токов, протекающих через нагрузку, за счет выхода из строя плавких предохранителей. При этом не предусмотрено контроля наличия напряжения на нагрузке при обрыве всех предохранителей, а также присутствия опасной разности потенциалов между электрическими цепями нагрузки и питающей сети, а реагирующий орган используется в качестве индикатора.
Наиболее близким к заявляемому устройству по достигаемому результату является известное из авт. свид. СССР № 1690066, кл. Н 02 Н 7/ 08, 1989 устройство для защиты трехфазной нагрузки и электрической сети переменного тока от аномальных режимов работы, содержащее силовой трехфазный коммутатор с управН 02 Н 7/00
ляющим выводом и с выходными выводами для подключения к трехфазной нагрузке, аварийный коммутатор с управляющим выводом и с входными выводами для подключения к электрической линии, подключенный своими выходными выводами к входным выводам силового коммутатора, и реагирующий орган, подключенный к входным выводам силового трехфазного коммутатора.
Однако это устройство требует использования нулевого провода питающей сети.
Основным техническим результатом, достигаемым при реализации описываемой полезной модели, является исключение использования нулевого провода питающей сети и обеспечение при этом чувствительности реагирующего органа к постоянной составляющей, появившейся на фазовой линии питающей сети.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для защиты трехфазной нагрузки и электрической сети переменного тока от аномальных режимов работы, содержащем силовой трехфазный коммутатор с управляющим выводом и с выходными выводами для подключения к трехфазной нагрузке, аварийный коммутатор с управляющим выводом и с входными выводами для подключения к электрической сети, подключенный своими выходными выводами к входным выводам силового коммутатора, а также реагирующий орган, который подключен к выходным выводам силового трехфазного коммутатора, реагирующий орган содержит два блока формирования искусственной средней точки, два пороговых устройства, а также анализатор, при этом три входных вывода
первого блока формирования искусственной средней точки подключены к входным выводам силового коммутатора, а выход этого блока подключен к первому входу первого порогового устройства, три входных вывода второго блока формирования искусственной средней точки подключены к выходным выводам
силового коммутатора, а выход этого блока подключен ко второму входу первого порогового устройства, выход которого подключен к первому входу анализатора, два входных вывода второго порогового устройства подключены к двум выходным выводам силового коммутатора, выход второго порогового устройства подключен ко второму входу анализатора, третий вход которого соединен с управляющим выводом силового коммутатора, а выход анализатора соединен с управляющим выводом аварийного коммутатора.
Каждый из блоков формирования искусственной средней точки может представлять собой три одинаковых резистора, включенных по схеме «звезда , средняя точка которой соединена с выходным выводом этого блока. Выход анализатора может быть соединен с управляющим выводом аварийного коммутатора через блок временной дискриминации. Между первым и вторым входами первого порогового устройства может быть включен фильтр нижних частот. Устройство может дополнительно содержать блок контроля наличия всех фаз питающей сети, три входных вывода которого подключены к трем входным выводам аварийного коммутатора, а выходной вывод - к дополнительному входу анализатора.
На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.
Устройство содержит силовой трехфазный коммутатор 1, подключаемый к трехфазной нагрузке 2 и через аварийный коммутатор 3 - к трехфазной электрической сети А, В, С. Реагирующий орган 4 служит для определения всевозможных аномальных режимов работы, возникающих вследствие неисправностей в силовом коммутаторе 1, нагрузке 2 и в электрической сети, и для подачи управляющих сигналов на аварийный коммутатор.
Реагирующий орган 4 содержит два блока 5, 6 формирования искусственной средней точки, два пороговых устройства 7,8 , анализатор 9 и блок 10 временной дискриминации, подключенный к управляющему выводу 11 аварийного коммутатора 3. На чертеже изображен частный случай выполнения блоков 5, 6, каждый из которых имеет вид трех одинаковых резисторов, включенных по схеме звезда, средняя точка которой соединена с выходным выводом блока.
Входные выводы блоков 5, 6 подключены соответственно к входным и выходным выводам силового трехфазного коммутатора 1, выходные выводы 12, 13 этих блоков подключены, соответственно, к первому 14 и второму 15 входам первого порогового устройства 7, выход 16 которого подключен к первому входу 17 анализатора 9. Два входных вывода 18, 19 второго порогового устройства 8 подключены к двум выходным выводам силового коммутатора I. Выходной вывод 20 второго порогового устройства 8 подключен ко второму входу 21 анализатора 9.
Третий и четвертый входы 22, 23 анализатора 9 подключены к управляющим выводам 24, 25 силового трехфазного коммутатора 1.
Анализатор 9 выполнен таким образом, что в нем логические сигналы, поступающие на входы 22 и 23 логически суммируются, далее по логике «Исключающее ИЛИ формируется сигнал на основе полученной суммы и сигнала, поступающего на вход 21, результирующий сигнал и сигнал со входа 17 поступают на два входа блока «ИЛИ, выход которого соединен с выходом 26 анализатора.
Опасная ситуация для силового коммутатора и силовой проводки может возникнуть при электрическом соединении (например, при пробое изоляции) цепей нагрузки и подводящих проводов электрической сети с цепями, находящимися под разными потенциалами постоянного тока или нижних частот. Для увеличения чувствительности устройства к наличию такой разности потенциалов между первым 14 и вторым 15 входами первого порогового устройства 7 включен фильтр 27 нижних частот.
С целью обнаружения ситуации, когда «перекос фаз возникает уже в цепях подводящей электрической сети трехфазного переменного тока (например, при обрыве подводящего провода по одной из фаз или излишней несимметричной нагрузке) устройство содержит также блок 28 контроля наличия всех фаз питающей сети, три входных вывода которого подключены к трем входным выводам аварийного коммутатора 3, а выходной вывод - к пятому входу 29 анализатора 9. Блок 28 содержит, например, три пороговых устройства обнаружения наличия нормального уровня переменного напряжения между входными фазами и логическую схему обнаружения отсутствия срабатывания хотя бы одного из них.
В этом случае анализатор 9 содержит дополнительный вход 29 схемы «ИЛИ, подключенный к выходу блока 28.
Выполнение коммутатора 1 реверсивным позволяет, при подаче сигнала YI на его управляющий вывод 24 получить на выходных его выводах определенную последовательность фаз, например, ABC. При подаче же сигнала 2 на управляющий вывод 25 две из трех фаз в указанной последовательности поменяются местами, дав, например, последовательность АСВ на тех же выводах.
Устройство работает следующим образом.
При отсутствии сигнала на включение в нормальном состоянии, когда разомкнуты все контакты коммутатора 1 , а на его входе присутствуют все три фазы, на выходе 12 блока 5 формирования искусственной средней точки - сигнал , близкий к нулю (искусственная средняя точка трехфазной сети), а электрическая цепь выхода 13 блока 5 формирования выходной искусственной средней точки оказывается разорванной, на выходе 16 порогового устройства 7, т.е. на входе 17 анализатора 9 сигнал отсутствует, нет сигналов и на других входах 21, 22, 23 анализатора 9, следовательно, нет сигнала на его выходе 26 и на выходе реагирующего органа 4.
При подаче сигнала Yj (или УЗ) на включение силового трехфазного коммутатора 1 и при нормальном срабатывании всех его контактов, на входе и выходе коммутатора 1 присутствуют все фазы, на выходах 12 и 13 блоков 5 и 6 сигналы отсутствуют, однако есть сигнал на выходе второго порогового устройства 8. Этот сигнал, а также сигнал YI (2) поступают, соответственно, на входы 21 и 22 (23) анализатора 9, в котором формируется сигнал по логике «Исключающее ИЛИ из сигналов на входах 21 и 22 (23), этот сформированный сигнал суммируется с сигналом, поступившим на вход 17, и результат подается на выход анализатора 9. В данном случае на выходе будет логический «О, что свидетельствует о нормальном режиме работы всей системы.
Если же сигнал на включение Yi (или Ya) не подан, а на выходе силового коммутатора 1 (из-за его неисправности, например, пробоя по трем фазам) присутствуют все фазы питающего напряжения, сигналы на входах 17, 22 и 23 анализатора 9 будут отсутствовать, а на вход 21 будет подаваться напряжение (логическая 1) с выхода 20 порогового устройства 8. При этом сигнал, формируемый функцией «Исключающее ИЛИ из сигналов управления (Yi, Y2) и сигнала с выхода порогового устройства 8 даст сигнал аварии. Анализатор 9 выдаст сигнал на выходном выводе 26, который, пройдя через блок 10 временной дискриминации , поступит на управляющий вывод 11 аварийного коммутатора 3, который отключит всю систему от трехфазной электрической сети. Тот же результат будет и при подаче на управ.ияющие выводы 24, 25 силового трехфазного коммутатора 1
управляющего сигнала на включение и отсутствии при этом напряжения на всех выходных выводах коммутатора 1 (вследствие его неисправности, например, обрыва по трем фазам).
При «перекосе фаз на выходе силового коммутатора 1 вследствие обрыва или пробоя по одной или двум фазам на участке силовых цепей между точками подключения входных выводов блоков 5, 6 формирования искусственной средней точки на входе порогового устройства 7 появится напряжение из-за разного уровня сигналов на выходах 12 и 13 формирователей искусственной средней точки на входе и выходе силового коммутатора 1 (блоков 5 и 6, соответственно). При этом пороговое устройство 7 сформирует на выходе сигнал логической «1, который, пройдя через анализатор 9 и блок 10 временной дискриминации отключит аварийный коммутатор. (Состояние «перекоса фаз возникает при обрыве или пробое в силовом коммутаторе 1 или соединительных проводах на этом участке.).
Блок 10 временной дискриминации не пропускает импульсных сигналов короче заданного значения длительности, что препятствует включению аварийного коммутатора 3 при переходных процессах управления силовым коммутатором и его срабатываниях, а также при появлении случайных импульсов напряжения на выходе анализатора 9.
При наличии разности потенциалов между цепями питающей электрической сети и цепями нагрузки до подачи сигнала Yi (или 2) на включение силового коммутатора 1 между выходами 12 и 13 блоков 5 и 6 формирования искусственной средней точки появится разность потенциалов, которая приведет к вырабатыванию сигнала логической «1 на выходе порогового устройства 7. Анализатор 9 выработает сигнал на отключение аварийного коммутатора 3. В результате с помощью аварийного коммутатора 3 отключится трехфазная сеть от силового коммутатора 1, предотвратив тем самым протекание опасного тока по силовым проводам и силовому коммутатору 1.
При наличии опасного «перекоса фаз, возникшего уже в цепях подводящей электрической сети трехфазного переменного тока блок 28 обнаружит такую ситуацию, и выдаст сигнал, приводящий к срабатыванию аварийного коммутатора 3.