ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для релейной защиты от коротких замыканий (КЗ) в системах постоянного тока, в частности, в оперативных цепях постоянного тока электростанций и подстанций. Распространенный датчик постоянного тока представляет собой реле, подключенное к шунту, установленному в цепи постоянного тока Ц. Установка шунта, снижающего надежность, не требуется при использовании измерительного трансформатора постоянного тока, содержащего трансформатор тока с воздушным зазором в магнитопроводе,датчик Холла и электронный усилитель 21. К выходу усилителя подключается электронное реле. Однако необходимость использования датчика Холла и подключения к измерительному трансформатору дополнительного источника питания усложняет конструкцию датчика и технологию его монтажа, что удорожает изделие. мкм G01R 5/00 Трансформаторный датчик постоянного тока для релейной защиты
Для упрощения конструкции датчика и его монтажа можно использовать только трансформатор тока с воздушным зазором в магнитопроводе с подключенным к нему электронным реле. Такой трансформаторный датчик, называемый импульсным реле, может реагировать на абсолютное приращение (бросок) тока 31. Тиристорное электронное реле обычно содержит полупроводюжовые вентили- диоды,стабилитрон или динистор, тиристор, настроечный резистор и промежуточное реле С1;4. Импульсное реле имеет простую конструкцию. К трансформатору тока подгслючено только электронное реле двумя проводами, что упрощает монтаж трансформатора тока. Однако трансформаторный датчик -импульсное реле обеспечивает фиксацию только одного инфордациошюго признака КЗ - значения тока КЗ. Другие информационные признаки - полярность и длительность прохождения тока КЗ, необходимые для использования датчика в составе централизованной защиты, не фиксируются, что является недостатком ившульсного реле.
Импульсное реле по технической сущности и достигаемым результатам является наиболее близким к заявляемой полезной модели и может рассматриваться как прототип.
Целью полезной модели является увеличение количества инфорлации, получаемой от трансформаторного датчика постоянного тока при коротких замыканиях , т.е. фиксация не только значения тока КЗ, но его полярности и длительности прохождения.
Указанный недостаток устраняется тем, что дополнительно введено второе электронное тиристорное реле, подключенное к выводам вторичной обмотки трансформатора тока,как и первое реле через диоды, но с противоположной полярностью, а к оперативному постоянному напряжению оба реле подключены через свои параллельно включенные размыкакшще контакты, второй контакт каждого из этих реле включен в
цепь настроечного резистора другого реле,а третьи - замыкащие контакты каждого реле включены последовательно с четвертыми - размыкающими контактами другого реле и образуют две выходные цепи датчика.
При использовании датчика в цепи постоянного тока с односторонним питанием, где полярность тока КЗ известна, с целью упрощения схемы использованы по одному контакту каждого реле, при этом оба электронные реле подключены к оперативному постоянному напряжению через размыкащий контакт второго реле, а одаа выходная цепь датчика образована замыканяцим контактом первого реле.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема трансформаторного датчика постоянного тока, на фиг. 2 - упрощенная принципиальная электрическая схема датчика для цепи постоянного тока с односторонним питанием, на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы работы датчика при токах короткого замыкания прямой и обратной полярностей.Временная диаграмма работы датчика с упрощенной схемой в цепи с односторонним питанием соответствует фиг. 3 с временной диаграммой 10, показанной штриховой линией (реле 10 без замедления при возврате). Позиции на чертеже обозначают:
Трансформатор тока - I с первичной обмоткой - 2, магнитопроводом - 3 с воздушным зазором и вторичной обмоткой - 4; электронное тиристорное реле - 5 с диодами - 6, стабилитроном - 7, настроечным резистором - 8, тиристором - 9, промежуточным с замедлением при возврате реле - 10 с контактами - 10.I, 10.2, 10.3, 10.4; второе электронное тиристорное реле - II с диодами - 12, стабилитроном-13, настроечным резистором - 14, тиристором- 15, промежуточным с замедлением при возврате реле 16 с контактами - 16.I, 16.2, 16.3, 16.4;  . выходные цепи датчика - 17 и 18. На фиг. 3 и 4: ток в первичной обмотке трансформатора тока i , во вторичной обмотке - (2На фиг. I трансформатор тока I первичной обмоткой 2 включен в цепь контролируемого постоянного тока с двусторонним питанием. Магнитопровод 3 имеет воздушный зазор во избежание насыщения постоянным током нагрузки. Выводы вторичной обмотки 4 подключены к электронному тиристорному реле 5, состоящему из диодов 6,стабилитрона 7, настроечного резистора 8, тиристора 9 и промежуточного реле 10.Второе электронное тиристорное реле II такой же конструкции, как 5, также подключено к выводам вторичной обмотки 4, но через диоды 12 с противоположной полярностью, чем диоды 6. Питание обоих электронных тиристорных реле осуществляется от источника оперативного постоянного тока (+), (-) через параллельно включенные контакты IO.I и 16.I промежуточных реле 10 и 16. Вторые контакты промежуточных реле 10.2 и 16.2 включены в цепи настроечных резисторов другого реле, соответственно, 14 и 8. Третьи - замыкающие контакты каждого реле 10.3 и 16.3 включены последовательно с четвертыми - размыкающими контактами другого реле, соответственно, 16.4 и 10.4, образуя две выходные цепи 17 и 18 датчика. Схема на фиг. 2, предназначенная для контроля постоянного тока в цепи с односторонним питанием, где полярность тока КЗ известна, отличается от схемы фиг. I использованием только одного контакта у каждого промежуточного реле. Через размыкающий контакт 16.I второго промежуточного реле осуществляется питание обоих электронных тиристорных реле от источника оперативного постоянного тока (+), (-), а замыкающий контакт 10.I первого промежуточного реле без замедления 10 образует одну выходную цепь датчика - 17. Работа устройства поясняется временными диаграммами фиг.З и фиг. 4. При прямой полярности тока КЗ (фиг.З) от первого - положительного импульса вторичного тока С2 срабатывает первое электронное тиристорное реле 5 и его промежуточное реле 10. При этом контактом 10.3 замыкается первая выходная цепь датчика 17, и сигнал о возникновении КЗ с прямой полярностью тока подается в последующе звенья релейной защиты. Разомкнувшийся контакт 10.I зашунтирован замкнутым контактом 16.I, через который продолжается питание обоих электронных реле; замыкание контакта 10.2 в цепи настроечного резистора 14 второго реле II изменяет его уставку, а контакт 10.4 дополнительно размыкает вторую выходную цепь 18. После отключения КЗ срабатывает второе электронное тиристорное реле II и его промежуточное реле 16 от отрицательного импульса вторичного тока 2 Размыкание контакта I6.I приводит к возврату обоих реле 10 и 16, а размыкание контакта 16.4 - к снятию сигнала по цепи 17. Длительность сигнала по цепи 17 равна длительности КЗ. Цепь 18 не замыкается. При обратной полярности тока КЗ (фиг.4) от первого - отрицательного импульса вторичного тока i срабатывает второе электронное тиристорное реле II и его промежуточное реле 16. При этом контактом 16.3 замыкается вторая выходная цепь датчика 18, и сигнал о возникновении КЗ с обратной полярностью тока подается в последующие звенья релейной защиты.Разомкнувшийся контакт 16.I зашунтирован замкнутым контактом 10.I, через который продолжается питание обоих электронных реле; размыкание контакта 16.2 в цепи настроечного резистора 8 первого реле 5 изменяет его уставку, а контакт 16.4 дополнительно размыкает первую выходную цепь 17. После отключения КЗ срабатывает первое электронное тиристорное реле 5 и его промежуточное реле 10 от положительного импульса вторичного тока i  мыкание контакта 10.1 приводит к возврату обоих реле 16 и 10, а размыкание контакта 10.4 - к снятию сигнала по цепи 18. Длительность сигнала по цепи 18 равна длительности КЗ. Цепь 17 не замыкается. Значения токов срабатывания электронных тиристорных реле 5 и II могут существенно отличаться благодаря использованию настроечных резисторов 8 и 14 с разным сопротивлением и различных контактов в их цепи, например, замыкащего 10.2 и размыкающего 16.2. Этим определяются различные фиксируемые значения токов КЗ прямой и обратной полярности. Полярность тока КЗ определяется выходной цепью, по которой проходит сигнал, 17 или 18. Длительность сигнала по соответствущей цепи 17 или 18 равна длительности КЗ. Таким образом обеспечивается информационное преимущество предложенного трансфорлаторного датчика постоянного тока для релейной защиты по сравнению с прототипом, заключающееся в дополнительной фиксации полярности тока КЗ, его длительности и отличанщихся значений тока КЗ при различных полярностях. Работа устройства с упрощенной схемой, предназначенного для фиксации КЗ и его длительности в цепи с односторонним питанием, аналогична описанной выще для прямой полярности тока КЗ. Преимущество предложенной полезной модели по сравнению с аналогом 2 то же, что и у прототипа 3. В полезной модели в цепь постоянного тока включается простейщий трансформатор тока, возможно накладной конструкции, не требующий подключения к нему дополнительного источника питания, что упрощает и удещевляет изделие и его монтаж в электроустановке. Полезная модель обеспечивает получение релейной защитой практически той же информации о режиме КЗ, что при
использовании аналога 23
Источники информации
1.Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей.- М.: Энергоиздат, 1982, с. 107-108.
2.Ermlsch J. Betrachtugen zum Elnsatz neuartigen WandlerX/Elektrle 38, 1984. H.6. S. 219-222.
3.Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог. Учебник для вузов ж. д. трансп. - М.: Транспорт, I98I. С. 182-184.
4.Засыпкин А.С., Дьяков А.Ф., Левченко И.И., Тарамалы Б.Д. Релейная защита выпрямительной установки плавки гололеда/ХЭлектрические станции, 1975, )1 II. С. 79-80.
Авторы:
S/ „-жа
Ш/
1 I
i  -.  - ;naf/-:/ :: :ч)- ,.-;,;. f.u:.#
Засыпкин А.С.
Котлов М.М.
Лунин Л.С.