РЕЛЕ ЗАЩИТЫ

Полезная модель относится к автоматике и может использоваться в системах защиты и управления низковольтных энергосистем.
Известно реле максимального тока (патент на полезную модель RU №109912, кл. H01H 47/00, опубликовано 27.10.2011 г.) содержащее шунт, преобразователь постоянного напряжения с выходным напряжением, изменяющимся пропорционально изменению тока в шунте, пороговый элемент с регулируемой уставкой по напряжению, исполнительный орган, выполненный на полупроводниковом ключе.
Недостатками аналога являются:
- температурная нестабильность уставки тока срабатывания;
- значительное необратимое изменение тока срабатывания после воздействия радиационного облучения;
- сложность регулировки, обусловленная большим разбросом выходных напряжений преобразователей из-за различий в электрических характеристиках применяемых транзисторов.
Наиболее близким к заявляемому решению является реле комбинированное напряжения РКН11 ТУ 3425-023-00216823-94 (Каталог продукции, выпускаемой ОАО «ВНИИР-Прогресс», стр.115, http://www.vniir-progress.ru/wp-content/uploads/catalogue.pdf). Структурная схема реле РКН11 приведена на фиг.1. Реле содержит контакт электромагнитного реле 1, узел управления 2, узел коммутации и защиты 3, выполненный на полевых нормально открытых транзисторах, пороговое устройство с выдержкой времени 4, шунт 5, однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения 6, выполненный на полевом нормально открытом транзисторе и трансформаторе.
Напряжение на вторичных обмотках трансформатора преобразователя 6 изменяется пропорционально изменению тока в шунте 5, что позволяет использовать преобразователь 6, питающийся от шунта 5, одновременно в качестве индукционного датчика тока для измерения тока в главной цепи и источника питания. При этом обеспечивается трансформаторная гальваническая развязка между шунтом 5 (контролируемая главная цепь) и пороговым устройством с выдержкой времени 4 (цепь управления).
Недостатком прототипа является недостаточная надежность работы, которая обусловлена большими изменениями уставок защит по току (уставка защитного отключения реле по току перегрузки с задержкой по времени и уставка тока ограничения) из-за температурной и радиационной нестабильности выходного напряжения преобразователя.
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение надежности работы реле.
Технический результат достигается тем, что в реле защиты, содержащее контакт электромагнитного реле в главной цепи, узел управления в цепи управления, узел коммутации и защиты, входной цепью параллельно соединенный с контактом реле, пороговое устройство с выдержкой времени, шунт, преобразователь постоянного напряжения, входами соединенный с шунтом, а выходами с узлом коммутации и защиты и пороговым устройством с выдержкой времени, введены датчик тока и узел гальванической развязки. Причем датчик тока своими входами соединен последовательно с главной цепью реле, а одним из выходов соединен с входом порогового устройства с выдержкой времени, другим - с входом узла коммутации и защиты. Узел гальванической развязки входом соединен с выходом порогового устройства с выдержкой времени, а выходом - с входом узла управления.
Сущность технического решения заключается в том, что удалось повысить надежность работы реле за счет введения датчика тока, выполняющего измерение тока в главной цепи и обеспечивающего высокую точность и стабильность уставок защит по току, независимость их от изменений напряжения питания при широком интервале рабочей температуры и повышенном воздействии радиации, и введения узла гальванической развязки обеспечивающего полную гальваническую развязку всех узлов главной цепи от цепи управления по вновь появившейся связи (первый выход датчика тока - вход порогового устройства с выдержкой времени).
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется фиг.2, где показана структурная схема реле защиты.
Заявляемое реле защиты содержит контакт электромагнитного реле 1 в главной цепи, узел управления 2 в цепи управления, узел коммутации и защиты 3, входной цепью параллельно соединенный с контактом 1, пороговое устройство с выдержкой времени 4, шунт 5, преобразователь постоянного напряжения 6, входами соединенный с шунтом 5, а выходами с узлом коммутации и защиты 3 и пороговым устройством с выдержкой времени 4, датчик тока 7 и узел гальванической развязки 8. Входы датчика тока 7 включены последовательно в главную цепь реле защиты. Первый выход датчика тока 7 соединен с входом порогового устройства с выдержкой времени 4, а второй выход датчика тока - с входом узла коммутации и защиты 3. Вход узла гальванической развязки 8 соединен с выходом порогового устройства с выдержкой времени 4, а его выход - с входом узла управления 2.
Реле работает следующим образом.
Управление реле защиты (включение/отключение) производится путем подачи кратковременных сигналов на узел управления 2, содержащий катушки управления двустабильного электромагнитного реле. При этом происходит замыкание/размыкание контакта 1 электромагнитного реле.
Коммутация главной цепи реле защиты контактом 1 происходит без дугообразования за счет параллельного его соединения с входной цепью нормально открытого транзисторного ключа узла коммутации и защиты 3. Такое соединение обеспечивает автоматическое управление выключением нормально открытого транзисторного ключа узла коммутации и защиты 3 непосредственно от самого размыкающегося контакта за счет возникающего на нем при размыкании запирающего напряжения.
При замыкании контакта 1 по главной цепи реле защиты, включающей в себя датчик тока 7, контакт 1, нормально открытые полевые транзисторы узла коммутации и защиты 3 и шунт 5, протекает ток нагрузки. Протекающий номинальный ток нагрузки создает падение напряжения на шунте 5 (0,1-0,2 В) достаточное для запуска преобразователя 6. Преобразователь напряжения 6 начинает вырабатывать напряжения необходимые для питания узла коммутации и защиты 3 и порогового устройства с выдержкой времени 4. В случае перегрузки главной цепи датчик тока 7 начинает управлять нормально открытыми полевыми транзисторами узла коммутации и защиты 3, переводя их в активный режим работы. Таким образом, осуществляется ограничение тока в главной цепи.
Также по сигналу с датчика тока 7 начинается отсчет временной задержки на срабатывание порогового устройства 4 по току перегрузки. При срабатывании пороговое устройство 4 воздействует на узел управления 2 через узел гальванической развязки 8, отключая контакт 1 электромагнитного реле.
Благодаря введению в устройство датчика тока и узла гальванической развязки повышается надежность работы, т.к. обеспечивается стабильность уставок защиты по току при широком интервале рабочей температуры и повышенном воздействии радиации и осуществляется гальваническая развязка главной цепи от цепи управления.
Заявляемая полезная модель успешно прошла испытания. В 2014 году ожидается серийный выпуск продукции.