УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ КАРЬЕРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к системам электроснабжения напряжением 6-10 кВ на открытых горных работах и может быть использована для комплексной электрической защиты и управления карьерных приключательных пунктов (ячеек) на угольных разрезах.
Известны защиты, применяемые в электроустановках на открытых горных работах:
- устройство максимальной токовой защиты в электрических сетях трехфазного переменного тока (Патент на полезную модель №61479 от 03.10.2006 г. Авторы Гришин В.А., Кондаков В.М., Гришин М.В.);
- устройство селективной защиты от замыканий на землю (Патент на полезную модель №58269 от 31.05.2006 г. Авторы Гришин В.А., Кондаков В.М., Гришин М.В.);
- устройство контроля заземления горных машин (Патент №61479 от 16.08.2006 г. Авторы Гришин В.А., Кондаков В.М., Гришин М.В.).
Каждое из указанных устройств защиты конструктивно выполнены в отдельных корпусах, имеют свои блоки питания и схемы подключения, что значительно увеличивает их общий объем, вес и усложняет электрическую схему и монтаж в ячейках.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение общего размера и веса, упрощение электрической схемы подключения и монтажа устройств защиты и управления в ячейках путем конструктивного размещения всех устройств защиты и управления в едином корпусе с одним источником питания.
Предложено комплексное малогабаритное устройство защиты и управления карьерных электроустановок (ячеек), обеспечивающее:
- максимальную токовую защиту МТЗ;
- защиту от обрыва фазы 30 Ф;
- селективную (направленную) защиту от замыканий на землю ЗОЗ;
- защиту от многоместных замыканий на землю;
- контроль непрерывности заземления горной машины УКЗ;
- защиту от минимального напряжения (нулевая, с возможностью отключения);
- управление высоковольтным выключателем (включение, отключение);
- токовую нагрузку в сети;
- сигнализацию срабатываний любой из защит и выключателя;
- проверку работоспособности (исправности) любой защиты и схемы управления;
- деблокировку защиты после ее срабатывания.
Отличием предложенного устройства является то, что указанный комплекс защит и управления размещен в одном блоке (корпусе), устанавливаемом на панели управления ячеек.
Общий вид блока показан на фиг.1.
На передней панели расположен амперметр, показывающий ток нагрузки в сети, выключатели оперативного напряжения и электроосвещения, кнопки включения и выключения высоковольтного выключателя, кнопки проверки работоспособности защит и светодиоды, информирующие о подаче оперативного напряжения, включения (выключения) высоковольтного выключателя и срабатывания защит, а так же кнопка деблокировки защит и переключатель уставок срабатывания максимальной токовой защиты. Подключение блока к внешним цепям осуществляется при помощи контактных зажимов по схеме на фиг.2.
1
2
Принципмальная электрическая схема блока защиты и управления приведена на фиг.3. В качестве датчиков тока для максимальной токовой защиты используются трансформаторы тока TT, ТТ, нагруженные на резисторы R2, R4. С резисторов напряжение подается на диоды VD5, VD6, соединенные по схеме «ИЛИ», делитель из резисторов R9-R11 и через пороговый элемент на стабилитроне VD8 на вход транзистора VS1. Выход
транзистора VS1 нагружен исполнительным реле К2 и светодиодом HL2. Уставку по току срабатывания защиты устанавливают с помощью переменного резистора R10.
Для исключения ложных срабатываний при переходных коммутационных процессах вход транзистора VS1 шунтирован конденсатором С2.
Устройство защиты от обрыва фазы использует измерительные обмотки трансформаторов тока ТТ1, ТТ2, нагруженные резисторами R1, R5 и содержит активно-емкостной фильтр тока обратной последовательности на резисторах R15, R16 и конденсаторе С4, выпрямитель VD8-VD11, резисторный делитель R17, пороговый элемент на стабилитроне VD12, включенный на вход тиристора VS2, нагруженного исполнительным реле КЗ и светодиодом HL4.
выкл
В нормальном режиме при симметричной трехфазной нагрузке на выходе фильтра тока обратной последовательности напряжение отсутствует, и исполнительное реле КЗ обесточено. В случае обрыва фазы в сети при двухфазном режиме возникают токи обратной последовательности и срабатывает исполнительное реле К3, которое отключит высоковольтный выключатель ВВ ячейки, о чем сигнализируют светодиоды НL и HL4.
Селективная (направленная) защита от однофазных замыканий на землю содержит трансформатор тока нулевой последовательности ТТНП, к обмотке которого подключены ограничитель напряжения на стабилитронах VD13, VD14, фазосдвигающий конденсатор С5, выпрямитель VD17 и усилитель на транзисторах VT1-VT3.
вык
В качестве датчиков утечки тока (фильтра напряжения нулевой последовательности) использована схема контроля изоляции сети 3В на трех диодах VD1-VD3, подключенных к фазам защищаемой сети в «звезду», общая точка которых через ограничительные резисторы R5 и пороговый элемент на стабилитроне VD18 подключены к усилителю на транзисторах V14-V16. Выходы обоих усилителей соединены по схеме «И» и включены в цепь исполнительного реле К5, контакты которого воздействуют на высоковольтный выключатель ВВ и цепь сигнализации HL5, НL.
выкл
При отсутствии замыкания на землю в сети через датчик тока утечки ДКИ и обмотку трансформатора тока нулевой последовательности ТТНП ток не протекает, усилители на транзисторах закрыты, а исполнительное реле К5 не включено. В случае замыкания одной из фаз контролируемой сети и возникновения тока утечки на землю в зоне защиты от датчика ДКИ будет протекать ток, и при положительной волне тока утечки транзисторы VT4-VT6 усилителя будут находиться в открытом состоянии. Одновременно от трансформатора ТТНП будет протекать ток нулевой последовательности через фазосдвигающий конденсатор С5, напряжение на котором будет сдвинуто на 90°С и совпадает по фазе с током утечки по схеме 3В в датчике ДКИ. С фазосдвигающего конденсатора С5 напряжение положительной полуволны, выпрямленное диодом VD17, поступает на вход усилителя, и транзисторы VT1-VT3 откроются. В результате синхронного открытия транзисторов обоих усилителей включится исполнительное реле К5, которое своими контактами воздействует на выключатель ВВ и цепь сигнализации HL5, НL.
При замыкании вне зоны защиты емкостной ток нулевой последовательности от трансформатора ТТНП будет протекать в обратном направлении (сдвиг по фазе на 180°). В результате открытие транзисторов первого и второго усилителей будет не одновременно (в противофазах), и исполнительное реле К5 не сработает.
При многоместных замыканиях в защищаемой сети срабатывает реле К4, которое своими контактами замыкает цепь реле К5 и защита отключит поврежденную сеть.
Устройство контроля обрыва заземляющей жилы кабеля содержит исполнительное реле К1 постоянного тока, которое присоединено к обмотке m трансформатора Т2 и шунтировано диодом VD, установленном в кабельном вводном устройстве передвижной горной машины (экскаваторе) и подключенном к жилам заземления и управления питающего кабеля.
В нормальном режиме реле К1 обтекается постоянным током и накопится во включенном состоянии. В случае обрыва или увеличения сопротивления и
выкл
цепи заземления (жиле заземления) реле К1 отключится и своими контактами отключит высоковольтный выключатель приключательного пункта. При этом включается светодиод HL1, НL.
В устройстве контроля заземления обеспечивается самоконтроль исправности схемы: при замыкании жил управления и заземления в кабеле, обрыва цепи реле К1, обмоток трансформатора Т2, пробое диода VD.
Устройство контроля заземления выполняет также защиту минимального напряжения (нулевую) в случае отключения оперативного напряжения. Наличие оперативного напряжения указывает светодиод HL3 на передней панели блока защиты.
п1
п2
п3
п4
выкл
Проверка исправности любой из защит осуществляется с помощью соответствующих кнопок «Проверка» S, S, S, S, расположенных на передней панели блока защиты. При исправной защите и нажатии на кнопку «Проверка» исполнительное реле соответствующей защиты срабатывает, отключает выключатель ВВ и включается соответствующий светодиод HL1, HL2, HL4, HL5 и НL, расположенных на передней панели блока защиты.
вкл
выкл
вкл
выкл
Управление высоковольтным выключателем (включение, отключение) осуществляется с помощью соответствующих кнопок S S и светодиодов HL, НL, расположенных на передней панели блока защиты.