Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11548
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_407745.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=407745&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB407745A
[]
P 1 СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАЦИЕНТА
Дата проведения конвенции (США): 3 октября 1931 года.
407, 74 &E _ 15 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 3 октября 1932 г. № 27462/32.
Завершено: 29 марта 1934 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Электрочувствительные системы, предназначенные для использования, в частности, в защитных целях.
Al L xx &;ruw'cl'A F 1 'r ZGERAT An, a)rovi(le Ille prolective rela\s with hs i c i ERRATA.
СПЕЦИФИКАЦИЯ № 407745.
Страница 9, строка 44, вместо «phased» читать «phase». Страница 10, строка 130, вместо «bases» читать
«basic». Патентное ведомство, 27 апреля 1934 г.
Например, 1 S hlav-e уже предложено (предназначено для предотвращения: отключения участков
электрической сети от 1 масла, из-за которого неисправности могут привести к сбоям. Такие системы, для
обеспечения успешной работы, не должны вызывать срабатывание цепи при неисправности, а также должны
избегать работы автоматических выключателей, контролирующих состояние участков цепи, которые могут
быть подвержены воздействию неблагоприятных токов.
В случае систем, несущих очень большие объемы мощности, легко обнаружить возникновение
неисправностей, и автоматическая работа цепи становится очевидной, что все зависит от нагрузки.
Неисправности могут привести к проблемам с точностью, характерным для синхронных систем, которые могут
выйти из строя из-за сбоев, что приводит к снижению пропускной способности сети через участки, в которых
не было неисправностей.
Итак, потоки Iie lurrents Lowever ofteln altlahin)ina'ifdles of thle older of foult eurren ts o 1 11111 ' he a ecomnnon;ed
Lv iilsatinlg all-'ialtioiis ion tll' dlirectimn of flow of fl 11)O\\ ('I.
Чтобы предотвратить некорректную работу защитных систем, когда возникают проблемы, это может привести
к фазным токам. Замыкания на землю и замыкания между двумя фазами приводят к значительному
нарушению баланса (эффектам, связанным с небалансированными волокнами). Фазовые замыкания крайне
редки. Замыкания между всеми тремя проводниками линии передачи могут возникать, но их первоначальной
причиной обычно является замыкание на землю или замыкание между двумя фазами, распространяющееся
позже в результате дугового разряда на третью фазу. Полностью линейная игла может вызвать замыкание на
землю, если замыкание возникнет в результате ошибки переключения, в результате чего это устройство
может легко выйти из строя. Предотвращено подходящим торможением переключателя 90. Уже было
предложено преодолеть трудности, связанные с обеспечением реагирующих на неисправности реле 11 ( 1 l
nted ill accordance with I tie unhl ail ee or asymmetry between the respective 95 phlases of a three-phase systems,
which are adapted to distinguish between fault Curreafls cond currents just of albnorial mla ail ud e calcsed Lv
instability.
Согласно теории симметричных компонентов, реле, реагирующие на короткое замыкание, которые
срабатывают на 1-й параметр дисбаланса фаз, считаются активируемыми в соответствии с V с отрицательной
фазовой составляющей импульсов короткого замыкания A 05 V различных типов электропроводки e a 1 (le-Z
V.
' -2 -S f 1 1L _ C u h= 1, i ,, 'I, ? ' z "I 11 -' L -M ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (США): 3 октября 1931 года.
407,745 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 3 октября 1932 г. № 27462/32.
Завершено: 29 марта 1934 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Электрочувствительные системы, предназначенные для использования, в частности, в защитных целях.
Я, Алан Стюарт Фицджеральд, гражданин США, проживающий по адресу: а/я 424, Уорвик Роуд, Уинвуд,
Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляю, что характер данного изобретения и
способ его осуществления должны быть подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Изобретение относится к электрочувствительным системам, предназначенным для управления работой цепей
и аппаратов в соответствии с электрическими условиями других цепей, таких как участки системы генерации,
передачи или распределения электроэнергии.
В частности, изобретение относится к системам реле защиты от электрических неисправностей,
предназначенным для управления работой разъединительных устройств, таких как автоматические
выключатели и тому подобные, в ответ на возникновение ненормальных условий в электроэнергетической
системе.
Уже предложены различные системы электрических защитных реле, предназначенные для отключения
участков электроэнергетической сети, на которых не возникают неисправности. Для успешной работы такие
системы должны не только вызывать срабатывание автоматических выключателей на поврежденном участке,
но и предотвращать срабатывание автоматических выключателей, управляющих исправными участками,
которые в результате неисправности могут подвергаться аномальным токам.
В случае систем, передающих очень большие объемы энергии, было установлено, что возникновение
неисправностей и последующее автоматическое срабатывание автоматических выключателей, включающее
резкие скачки нагрузки (1000), может привести к нестабильности, характеризующейся тенденцией синхронных
аппаратов к рассинхронизации и, как следствие, к пульсирующему протеканию токов через участки сети, не
подвергавшиеся неисправностям.
Однако такие токи часто достигают величины, сопоставимой с токами короткого замыкания, и могут
сопровождаться пульсирующими изменениями направления потока мощности.
Для предотвращения некорректной работы систем защитных реле в подобных ситуациях было предложено
оснастить защитные реле такими функциями задержки времени, которые предотвратят их срабатывание из-за
переходных пульсаций. Однако в последнее время было установлено, что задержка в устранении
электрических неисправностей в энергосети является основной причиной возникновения состояний
нестабильности, и теперь от системы защитных реле требуется практически мгновенное срабатывание.
Для обеспечения полной эффективности системы необходимо различать токи, возникающие
непосредственно в результате неисправностей, и токи аналогичной величины, обусловленные условиями
нестабильности.
Однако отличительной характеристикой токов короткого замыкания является то, что они почти исключительно
представляют собой либо замыкания на землю, либо замыкания между двумя фазами. Избыточные токи,
возникающие из-за нестабильности, с другой стороны, чаще затрагивают все три фазы и приводят к большим
сбалансированным трехфазным токам. Замыкания на землю и замыкания между двумя фазами приводят к
выраженным эффектам дисбаланса, в то время как сбалансированные трехфазные замыкания крайне редки.
Замыкания между всеми тремя проводниками линии электропередачи могут происходить, но их
первоначальной причиной, как правило, является замыкание на землю или замыкание между двумя фазами,
распространяющееся позже в результате мощности, подаваемой на третью фазу. Полностью
сбалансированное трехфазное замыкание может быть результатом ошибки переключения, но это явление
легко предотвратить путем соответствующей блокировки распределительных устройств. Уже было
предложено преодолеть некоторые из вышеупомянутых трудностей путем использования реле, реагирующих
на замыкания, настроенных в соответствии с дисбалансом или асимметрией между соответствующими
фазами трехфазной системы, которые приспособлены для различения токов короткого замыкания и токов.
просто аномальной величины, вызванной нестабильностью.
Согласно теории симметричных компонентов, реле, реагирующие на короткое замыкание и работающие по
принципу фазового дисбаланса, срабатывают в соответствии с отрицательной фазовой составляющей токов
короткого замыкания. Уже предложены различные типы электромеханических устройств или реле для
обеспечения работы в соответствии с фазовым дисбалансом в трехфазной системе, которые срабатывают от
суммы или разности множества электромагнитных сил, создаваемых фазными токами. Однако применение
таких устройств ограничено тем фактом, что их функция может быть выполнена только посредством
механического движения, что, среди прочих недостатков, устанавливает определенные пределы
максимальной скорости срабатывания, при которой достижима уверенность в правильной работе и отсутствие
ошибок. С другой стороны, были также предложены схемы с емкостью, реактивным сопротивлением и
сопротивлением в виде сетей, предназначенных для создания эффектов фазового сдвига, посредством
которых обеспечивается результирующий электрический ток переменного тока. может быть связано с одним
из симметричных компонентов трехфазных токов.
Однако последнее устройство дорогостоящее и нерационально расходует энергию, а для работы реле
необходимы токи короткого замыкания значительной величины. Кроме того, критически важны относительные
значения элементов сопротивления, емкости и реактивного сопротивления в сети, а для получения эффекта
фазового сдвига требуется точность порядка, характерного для резонансных цепей. Более того, сети создают
несбалансированную нагрузку на трансформаторы тока и напряжения.
Целью настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков и создание
усовершенствованной электрочувствительной системы, в частности, для защиты многофазных электрических
цепей, которая может быть введена в действие практически без каких-либо движущихся устройств или частей
и, таким образом, особенно приспособлена для высокоскоростного срабатывания средств разъединения
цепей.
Еще одной целью изобретения является создание системы электрической защиты для многофазных цепей,
приспособленной для работы в условиях отрицательной последовательности фаз, которая должна быть
независима для своей корректной работы от эффектов точного фазового соотношения, требующих
критических значений для различных постоянных цепи, которая должна быть способна обеспечивать
электрический эффект, величина которого связана с эффектом фазового дисбаланса, и которая будет
корректно работать на более чем одной частоте.
Для достижения вышеуказанных целей изобретение включает в себя создание однонаправленных
электрических эффектов, соответственно пропорциональных электрической величине в различных фазах
многофазной цепи, 6 и подачу энергии в управляющие средства цепи в соответствии с дисбалансом между
указанными однонаправленными электрическими эффектами.
Предпочтительно, изобретение включает в себя генерацию однонаправленных токов, соответственно
пропорциональных фазным токам, 70 вызывая создание однонаправленными токами сбалансированного
электрического эффекта в условиях сбалансированной многофазной сети, и использование дисбаланса в
указанных однонаправленных электрических эффектах, возникающего в результате несбалансированного
состояния многофазных токов, для осуществления управляющего воздействия на цепь.
Согласно одной из особенностей изобретения, при его практическом применении электрочувствительная
система включает в себя выпрямительные средства для получения однонаправленных электрических
эффектов от фаз многофазной системы, при этом управление цепью осуществляется, например, в
соответствии с дисбалансом между выпрямленными токами, получаемыми от многофазной системы,
соответственно пропорционально.
в отношении фазных токов.
Согласно еще одной особенности изобретения, для обеспечения работы в соответствии с дисбалансом
между однонаправленными электрическими эффектами, возникающими таким образом, цепи постоянного
тока выпрямительного устройства кумулятивно соединены последовательно, образуя замкнутую цепь,
включающую эквипотенциальные точки в условиях баланса многофазной системы 1, при этом управление
цепью осуществляется в ответ на отклонение от эквипотенциального состояния 1 или указанных точек.
Изобретение также включает в себя электропроводящую систему, предназначенную для управления цепью в
соответствии с выходом из заданного электрического состояния 105 между двумя или более переменными
токами, например, в многофазной системе, в которой предусмотрены средства для генерации
однонаправленных токов, соответственно пропорциональных арифметическим значениям 110 переменных
токов, вместе с выпрямительными средствами, подключенными для питания в соответствии с разностью
напряжений, соответствующих указанным однонаправленным токам, для управления элементом
электрической цепи в соответствии с суммой указанных разностей напряжений независимо от их полярности.
В другом варианте осуществления, как описано ниже, изобретение включает средства 120 для создания
однонаправленных электрических эффектов, соответственно пропорциональных арифметическим значениям
переменного тока, а также средства для осуществления управляющего воздействия на цепь в соответствии с
соотношением между арифметической суммой указанных однонаправленных электрических эффектов и
разностью между ними.
Особенностью данной изобретения является то, что в электрочувствительной системе (130 407,745)
управление цепью может быть достигнуто с помощью одного реле или эквивалентного средства,
срабатывающего немедленно при возникновении дисбаланса фаз или аналогичных условий в многофазной
электрической системе.
Особенностью изобретения является также возможность создания электрочувствительной системы для
многофазной цепи с учетом фазового дисбаланса, которая может быть мгновенно адаптирована для
управления работой устройств электронного разряда, таких как устройства управления током носителя для
дистанционного управления автоматическими выключателями и тому подобное, или непосредственно для
управления средствами проведения или отключения электрического тока. Кроме того, поскольку
электрочувствительная система изобретения способна создавать электрический эффект, величина которого
связана с эффектом фазового дисбаланса, она может быть адаптирована для взаимодействия с другими
электрочувствительными системами для управления или изменения их действия в соответствии с условиями
баланса и дисбаланса фаз многофазной системы.
Вышеизложенные и другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из следующего
описания конкретных вариантов его осуществления, приведенного ниже в качестве примера со ссылкой на
прилагаемые чертежи, на которых:
Рисунок 1 представляет собой схематическое изображение части многофазной электросети, включающее
один из вариантов осуществления изобретения; рисунки 2, 3 и 4 показывают варианты реализации системы,
изображенной на рисунке 1; рисунок 5 представляет собой схематическое изображение, аналогичное рисунку
1, иллюстрирующее вариант осуществления изобретения, специально адаптированный для управления
устройством электронного разряда; рисунок 6 представляет собой изображение дальнейшей модификации
системы, показанной на рисунке 5; рисунок 7 показывает модифицированную форму изобретения,
адаптированную для работы в соответствии с процентным дисбалансом многофазной электросети; и рисунки
6 и 9 представляют собой изображения, иллюстрирующие дальнейшие модификации изобретения,
адаптированные для управления включением другого электрочувствительного устройства в соответствии с
фазовым дисбалансом.
Обращаясь теперь к варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 1, проводники 1 трехфазной
цепи снабжены множеством подходящих средств управления цепью, таких как прерыватели цепи 2. Эти
прерыватели, согласно изобретению, управляются устройством, реагирующим на 6.5 дисбаланс между
трехфазными токами в проводниках 1.
В показанном варианте осуществления устройство для выполнения этой задачи состоит из выпрямительного
элемента 3, который может быть контактным, на основе оксида меди, парофазного электролиза, электронной
эмиссии или другого подходящего типа, питаемого через трансформаторы 4 от трансформаторов тока 5,
связанных с электронами.
Хотя я показал трансформаторы 475 и трансформаторы тока 5, соединенные звездой, специалистам в данной
области будет очевидно, что один или оба могут быть соединены треугольником. Также будет очевидно, что в
некоторых случаях трансформаторы 4 могут быть опущены, но в других случаях может быть необходимо или
желательно использовать эти трансформаторы, если наиболее экономичные номинальные значения тока и
напряжения выпрямителей 3 не соответствуют стандартным номинальным значениям вторичной обмотки
трансформаторов тока.
Цепи постоянного тока выпрямительного устройства 3 снабжены соответствующими фильтрующими
элементами, такими как реакторы 90 6 или конденсаторы 7, или и тем и другим, в зависимости от напряжения,
при котором работают выпрямители 3. Выходные цепи постоянного тока выпрямительного устройства 3
соединены последовательно, как показано на рисунке, образуя замкнутую цепь, направление выпрямленных
напряжений в этой замкнутой цепи является кумулятивным.
Если теперь предположить, что в проводниках 1 протекает сбалансированная трехфазная нагрузка, то токи,
протекающие в первичных обмотках трансформаторов 4, хотя и смещены по фазе симметрично в
соответствии с нормальными условиями в трехфазной цепи, будут равны по величине.
Аналогично, вторичные токи трансформаторов 4 и, следовательно, также переменный ток, поступающий на
выпрямительное устройство 3, будут эквивалентны, и выходы постоянного тока выпрямительного устройства
3 также будут равны.
Разность фаз между основными токами не окажет заметного влияния на цепь постоянного тока, если будут
использованы адекватные средства фильтрации, позволяющие снизить пульсации выпрямленного тока до
достаточно низкого уровня.
Таким образом, в замкнутой цепи постоянного тока, образованной выпрямителями³ и реакторами⁶, будет
циркулировать постоянный ток, соответствующий величине трехфазных сбалансированных токов,
протекающих в проводниках¹. При этих условиях точки 8, в которых каждый выпрямитель² подключен к
соседнему реактору, будут находиться на одном потенциале. Между этими эквипотенциальными точками 8 я
подключаю три реле 9, снабженные контактами 10, которые замыкают цепь от источника 11 к катушке
отключения 12 автоматического выключателя².
При желании фильтрующие элементы могут быть размещены между точками эквипотенциала 58 и реле 9, а
также, или вместо, мест, показанных на схеме.
Реле 9 могут иметь очень простую конструкцию, работать от постоянного тока и могут быть соединены
звездой или треугольником по желанию, при любых условиях, когда трехфазные токи в проводниках 1
остаются сбалансированными, точки S будут находиться на равном потенциале, и ток в реле 9 не будет течь,
поэтому они останутся неработоспособными.
Предположим теперь, что в результате какого-либо нештатного события, такого как замыкание на землю или
межфазное замыкание в энергосистеме, токи в проводниках 1 становятся несбалансированными.
Переменные токи, подаваемые на выпрямители 3, больше не будут равны, и, следовательно, точки 8 теперь
не будут находиться на одном и том же потенциале. Теперь в реле 9 будет стремиться протекать разность
токов, поскольку любой ток, протекающий в выпрямительной цепи сверх тока, создаваемого в ней
переменным током на входе, будет испытывать падение напряжения из-за сопротивления указанной
выпрямительной цепи. Таким образом, одно или несколько реле 9 замкнут контакты 10 и тем самым вызовут
срабатывание автоматического выключателя.
На рисунках 2, 3 и 4 показаны, соответственно, три модификации схемы дифференциального реле,
подключенной между эквипотенциальными точками S. На рисунках показана только эта часть схемы. Следует
понимать, что остальная часть схемы в каждом случае может быть такой же, как на рисунке 1.
На рис. 2, для упрощения конструкции, вместо трех реле с отдельными контактами, используется одно реле
13, состоящее из трех катушек 14, каждая из которых установлена на независимой магнитной цепи,
воздействующей на общий якорь 15 и множество контактов 16. Три катушки 14 соединены, как показано, с
эквипотенциальными точками X, образованными таким же образом, как показано на рис. 1. Разность токов,
протекающих в одной или нескольких обмотках 14, затем приводит в действие реле.
Для дальнейшего упрощения этой системы я могу предложить следующее, как показано на рис.
3, Модификация, позволяющая использовать более простое реле, имеющее всего одну магнитную цепь.
Работа этой схемы будет лучше понятна, если объяснить, что если простое реле с одной магнитной цепью и
тремя обмотками, установленными на ней, без дальнейших модификаций подключить к эквипотенциальным
точкам S, желаемая работа не будет достигнута, поскольку разность токов будет стремиться разделиться
между двумя параллельными путями, обеспечивая равное и противоположное возбуждение в обоих путях.
Таким образом, не будет результирующей намагниченности сердечника реле, и реле не будет работать, даже
если в обмотках протекает значительная разность токов.
Я избегаю этого, как показано на рис. 3 5, 7, предусмотрев три дополнительных выпрямительных устройства
17, каждое из которых соединено последовательно с одним участком обмотки реле 19 и расположено таким
образом, что ток может протекать в каждой катушке только в одном направлении, чтобы обеспечить
магнитное возбуждение той же полярности. Теперь реле будет срабатывать всякий раз, когда возникает
разность потенциалов.
Происходит между точками 8, поскольку поток параллельного тока, создающего противоположное магнитное
возбуждение 85, предотвращается выпрямительным устройством 17.
На рис. 4 я показываю еще одну модификацию, с помощью которой становится возможным использование
простого реле 20 с одной магнитной цепью и одной обмоткой 2-1. Для достижения этого результата я
использую шесть выпрямительных элементов 22, соединенных, как показано на рисунке. При обращении к
рис. 4 станет очевидно, что при такой конфигурации между любой точкой 8 и любой из других точек 8 нет пути,
кроме как через катушку реле, и что все дополнительные разностные токи, которые могут возникнуть, когда
из-за несимметричных трехфазных токов точки 8 больше не находятся на равном потенциале, текут в одном
направлении через катушку реле.
Важной особенностью данной схемы 105 является то, что, поскольку она обеспечивает единый электрический
ток, зависящий от эффекта дисбаланса, благодаря чему может срабатывать одноцепное реле в соответствии
с ним, любое управляющее устройство, работающее от единого электрического тока, может управляться этой
электрочувствительной системой. Например, выход постоянного тока от выпрямителей 22 может быть при
желании напрямую подключен к катушке отключения автоматического выключателя 11 12, что исключает
время, необходимое для замыкания контактов реле и включения обмотки 12 практически одновременно с
возникновением эффекта неисправности, результатом которого является дисбаланс токов в проводниках 1.
Как правило, данная схема особенно подходит для управления работой электронно-разрядных устройств типа
125, в которых ток, протекающий между анодом и катодом, может регулироваться небольшим количеством
энергии, подаваемой на управляющий электрод, используемый в качестве сетки. На фиг. показана
модификация любого изобретения: на резисторе 23 и сетке устройства 25 не будет падения напряжения,
поскольку устройство находится под положительным смещением, и ток будет течь от анода к катоду,
активируя катушку 12 и удерживая автоматический выключатель 2 в замкнутом положении. Но при
возникновении неисправности, вызывающей дисбаланс фаз, возникающее падение напряжения на резисторе
23 подает отрицательное напряжение на сетку трубки 24. Это уменьшает ток в удерживающей катушке 12,
позволяя автоматическому выключателю разомкнуться.
Согласно данной схеме, начало открывающего движения 80 выключателя 2 будет происходить практически
одновременно с возникновением неисправности.
Разумеется, специалистам в данной области будет очевидно, что устройство электронно-разрядного разряда
25 может быть сконструировано таким образом, чтобы управлять катушкой отключения более
распространенной формы путем приложения отрицательного потенциала смещения к ее сетке и, таким
образом, изменения полярности соединений выпрямителей 22 с резистором 23, так что когда ток протекает
через указанный резистор, на сетку будет приложено положительное напряжение, вызывающее протекание
тока через катушку отключения при возникновении неисправности. На фиг. 6 показана модификация моего
изобретения согласно фиг. 5, адаптированная для управления устройством электронно-разрядного разряда
того типа, в котором управление током, протекающим между анодом и катодом, когда l OQ подключен к
источнику переменного тока, осуществляется посредством сдвига фазы между переменным напряжением,
приложенным к управляющему электроду, и напряжением анода. В системе, показанной на фиг. 6, пара
устройств электронно-разрядного разряда 26, которые могут быть типа парового электрического разряда,
питаются через трансформатор 27 от источника переменного тока 28. 110 Выпрямленный ток, протекающий
через электронно-разрядные устройства 26, подается по проводам 29 к цепи нагрузки, устройству управления,
катушке отключения или подобному устройству, которое может потребоваться, но которое не показано на
рисунке. Управление подачей тока (l) через проводники 29 к указанной цепи нагрузки обеспечивается путем
подачи на сетки устройств 26 переменного напряжения, полученного через сетевой трансформатор 120 30 от
сети сдвига фазы 31, также питаемой источником 28. Сеть 31 включает в себя реактор со средним отводом
или автотрансформатор 32, реактор насыщения 33 и резистор 34. Сеть сдвига фазы 125 31 предназначена
для подачи на сетевой трансформатор 30 переменного напряжения, фаза которого, относительно фазы
напряжения z источника 28, питает анодные цепи устройств 13, предназначенных для управления
электронно-разрядным устройством. такого типа, в котором управление осуществляется в соответствии с
величиной напряжения, подаваемого в сеть.
На рис. 5 схема силовой цепи, выпрямительного устройства и замкнутой цепи постоянного тока с
эквипотенциальными точками 8 показана точно так же, как на рис. 1. Работа этой части цепи точно
соответствует описанию выше со ссылкой на рис. 1, однако на рис. 5 я показал автоматический выключатель
2, который, вместо того чтобы срабатывать при подаче напряжения на катушку отключения 12, удерживается
в замкнутом положении при непрерывном подаче напряжения на катушку 12 и срабатывает при прерывании
тока в указанной катушке. Схема, показанная на рис. 5, особенно подходит для обеспечения очень быстрого
срабатывания реле, поскольку ее использование позволяет добиться более быстрого срабатывания
автоматического выключателя, избегая более распространенной системы отключения.
В модификации, показанной на рис.
Я соединяю между эквипотенциальными точками 8 множество выпрямителей 22 способом, описанным со
ссылкой на рис.
4 Однако вместо катушки реле я использую резистор 23, подключенный для приема выходного тока
выпрямителей 22.
Я могу подключить конденсатор 24 параллельно резистору 23. Таким образом, когда токи в проводниках 1
уравновешены, ток в резисторе 23 не будет течь, и на нем возникнет падение напряжения.
Когда трехфазные силовые токи разбалансируются из-за неисправности, в резисторе 23 будет течь ток. Этот
ток всегда будет иметь одно и то же направление при любых условиях разбалансировки, будь то однофазная
неисправность, разбалансирующая только одну фазу, или неисправность между фазами, которая
разбалансирует две или более фаз, и независимо от того, какая из фаз затронута. Таким образом, в условиях
разбалансировки в резисторе 23 будет течь ток, который создаст падение напряжения на сопротивлении. Это
напряжение всегда будет иметь одинаковую полярность, а именно, как показано на схеме, верхний конец
резистора 23 будет иметь отрицательный потенциал относительно нижнего конца.
Электронно-разрядное устройство 25 соединено последовательно с источником 11 и удерживающей катушкой
12 автоматического выключателя.
Катод устройства 25 соединен с нижним выводом резистора 23, а управляющий электрод соединен,
посредством положительного смещения, с верхним концом указанного резистора. Таким образом, в
нормальных условиях, когда силовая цепь пропускает сбалансированные токи нагрузки, параметр 407, 745 6
407,745 26 изменяется в соответствии с постоянным током, подаваемым на насыщающую обмотку реактора
33, тем самым регулируя среднее значение выпрямленного тока, обеспечиваемого указанными устройствами.
Насыщающий ток подается в реактор 33 от выпрямителей 22, подключенных к эквипотенциальным точкам 8,
которые соединены с блоком выпрямителей и замкнутой цепью постоянного тока точно так, как показано на
рис. 1 и, следовательно, не повторяется (на рис. 6).
Соответственно, в модификации 13 на рис. 6, когда трехфазные токи в проводниках 1 уравновешены, в
реакторе 33 I не протекает ток насыщения. При этом условии сеть 31.
Схема может быть устроена таким образом, что устройства электронно-разрядной защиты 26 проводят
полный, питающий ток в цепь нагрузки через выводы 29. Но когда происходит неисправность, вызывающая
протекание небалансных токов в силовой цепи, между точками 8 возникают разности напряжений, и между
ними стремятся протекать разности токов. Вследствие действия выпрямителей 22 эти разности токов
протекают только в одном направлении через насыщающую обмотку 8N реактора 313.
Это вызывает сдвиг фазы напряжения сети, подаваемого от трансформатора, и уменьшает или прерывает
ток, подаваемый устройствами электронно-разрядной обработки 26.
Хотя я показал это устройство в качестве примера, специалистам в данной области будет очевидно, что могут
быть предусмотрены многие другие полезные применения, соответствующие духу данного изобретения, в
которых постоянный ток, вырабатываемый выпрямителями 22, может быть организован таким образом, чтобы
он представлял собой электрический или электромеханический импульс.
ii-s — дополнительная иллюстрация того, что электронные >-shla e устройства 26 могут иметь большое
количество -q iratin R и три пары таких устройств, соединенных для выдачи переменного тока, как 1 e место
автоматического выключателя 2 slio-xvi на рис. 5. Ток, протекающий в проводниках 1, может затем
прерываться или контролироваться в ответ на условия выхода из строя полностью электрическими
средствами, при этом три реактора 33 заменяются постоянным током, обеспечиваемым выпрямителями 19.
Дальнейшая модификация изобретения 111 показана на фиг. 7. На фиг. 1 эквинотенциальные точки 8 были
получены путем последовательного соединения цепей постоянного тока RCTI Fvino 3 для образования.
Схема выпрямителя на рис. 7. Я показываю способ балансировки выходных сигналов трех выпрямительных
устройств 3 для обеспечения разности энергий в случае неравенства между тремя выходными сигналами
постоянного тока.
На рис. 7 автоматический выключатель 2, катушка 12, трансформаторы и трансформаторы тока 4 и 5
показаны так же, как на рис. 1. Выпрямительное устройство 3, однако, вместе с реакторами 6, соединенными
последовательно с ним, подключены последовательно с резисторами аналогичного номинала. Цепи,
включающие реактор 6, выпрямитель 3 и резистор 31, соединены параллельно проводнику 31, как показано
на схеме, образуя общий обратный путь, включающий одну обмотку 37 или реле 35 между концами обмотки
реакторов 6 и резисторами 35.
Станет очевидно, что если трехфазные токи уравновешиваются, то выходной постоянный ток
выпрямительного устройства 3:
Если токи, протекающие в резисторах 35, равны, то точки 8 снова находятся на равном потенциале, как
описано в связи с рис. 1. Но если трехфазные токи не сбалансированы, то постоянные токи, протекающие в
выпрямителях и резисторах 365, будут неравными, и между точками будет существовать точка равновесия
потенциалов. Поэтому соедините выпрямители 22 между точками 8 точно так, как показано на рис. 4, 5 и 6.
Специалистам в данной области будет очевидно, что любая из дифференциальных цепей, которые должны
быть соединены между эквипотенциальными точками 8 в соответствии с любой из вышеприведенных схем,
может быть использована с расположением параллельно соединенных выпрямителей, как показано на рис. 7,
а также с аналогичным расположением выпрямителей 3. и реактор; показан в Фи 1.
Преимуществом изобретения, показанного на фиг. 7, является возможность подключения
электрорезисторных устройств к общей обратной цепи между реакторами 6 и резистором 3.5. Эта обратная
цепь передает ток постоянного тока, вырабатываемого выпрямительными устройствами, и этот общий ток
постоянного тока пропорционален среднему току трех резисторов, протекающему в конденсаторах.
Следовательно, реле 38 дифференциального трансформатора, имеющего катушку 39, стремящуюся при
подаче энергии замкнуть контакт 1G, и вторая катушка 37, стремящаяся предотвратить замыкание контакта
реле. Катушка 39 подключается для приема тока, подаваемого выпрямителями. Таким образом, эта
последняя катушка находится под напряжением. В зависимости от величины дисбаланса трех фазных токов в
проводниках 1 Si, когда катушка 37 подключена к замкнутой цепи обратной связи 125, как показано на рисунке,
она пропускает ток, пропорциональный среднему значению трех переменных токов в проводниках 1. Таким
образом, реле должно работать в соответствии с этим параметром k 407,745 f 3 407,745, от влияния
дисбаланса на общий ток и, соответственно, реагирует на процент дисбаланса трех фазных токов.
Специалистам в данной области будет очевидно, что я могу предусмотреть на реле множество контактов (не
показаны), которые срабатывают при обратном направлении срабатывания реле, то есть в направлении, в
котором оно стремится сработать под действием возбуждения катушки 37. В этом случае реле будет
реагировать на разницу между полным током и током дисбаланса, и его действие будет контролироваться
аналогично реле, срабатывающим в ответ на положительную фазовую составляющую.
Специалистам в данной области также станет очевидно, что использование показанных средств
балансировки, включающих удерживающий элемент, возбуждаемый в соответствии с полным током,
позволяет частично исключить фильтрующие средства. Любое возбуждение выпрямителей 22 из-за
пульсаций будет пропорционально полной нагрузке и, таким образом, может быть компенсировано за счет
действия катушки 37.
Хотя я показал реле 38 в виде механически разветвленного реле в качестве иллюстрации, следует понимать,
что в соответствии с духом моего изобретения могут использоваться и другие дифференциальные
устройства, например, дифференциальные схемы устройств электронного разряда 3c, которые могут
включать в себя сеть фазового сдвига, предназначенную для обеспечения фазового сдвига в одном
направлении в ответ на величину одного постоянного тока, который может быть током, показанным как
протекающий в катушке 39, и расположен дифференциально для смещения фазы в противоположном
направлении в ответ на второй постоянный ток, который может быть током, показанным на фиг. 7 как
протекающий в катушке 37. Результирующий фазовый сдвиг зависит от разницы между этими двумя
постоянными токами и, таким образом, может управлять устройствами парового электрического разряда тем
же способом, что и реле 38.
Хотя на приведенных выше рисунках показаны схемы с тремя выпрямителями, каждый из которых связан с
одной фазой трехфазной цепи, специалистам в данной области будет очевидно, что я могу, не выходя за
рамки сущности моего изобретения, рассмотреть другие схемы возбуждения двух или более выпрямителей
различными комбинациями трехфазных токов таким образом, чтобы обеспечить одинаковое возбуждение
выпрямителей в сбалансированных условиях и неравные эффекты, когда трехфазные цепи
несбалансированы. Многие такие схемы хорошо известны в данной области, например, возбуждение одного
элемента в соответствии с комбинацией токов в двух фазах, а другого элемента в соответствии с током в
третьей фазе, или путем балансировки комбинации токов в первой и второй фазах комбинацией токов во
второй и третьей фазах.
На приведенных схемах и в описании я показал и описал средства, реагирующие на дисбаланс трехфазной
цепи, с помощью которых автоматический выключатель или другое электрически управляемое устройство
может быть активировано при наличии заданного уровня фазового дисбаланса. В предварительном описании
данного изобретения я указал, как можно отличить избыточные токи, вызванные нестабильностью системы, от
ложных токов, поскольку первые обычно представляют собой сбалансированные трехфазные токи, тогда как
вторые почти всегда сопровождаются определенным уровнем дисбаланса.
Наличие несбалансированных токов, протекающих в любой части энергосети, например, в линии
электропередачи, не является, однако, признаком того, что сама линия электропередачи подвержена
электрической неисправности, и не является признаком того, что линию электропередачи следует отключить.
Линия может пропускать несбалансированные токи, направленные к повреждению в какой-либо другой части
энергосистемы, и ее следует оставить в рабочем состоянии, устранив неисправность в системе с помощью
автоматических выключателей, контролирующих ту часть энергосети, в которой возникла неисправность.
Для обеспечения возможности отключения только поврежденной линии, а также защиты других участков сети
от обрывов, было разработано множество различных релейных систем. Эти системы работают на основе
нескольких хорошо известных принципов, таких как балансировка параллельного линейного тока, силовые
направленные реле, дистанционные или импедансные реле, а также средства для обеспечения отключения
или удержания линии электропередачи в соответствии с соотношением силовых условий на двух концах
линии, при этом предусмотрены средства для сравнения условий на двух концах, позволяющие исключить
отключение линии только в том случае, если сама линия получила повреждение.
Эти 11 систем, если они не ограничены только замыканиями на землю, и если они эффективны при
замыканиях между любыми двумя фазами, также подвержены воздействию трехфазных токов 125. Таким
образом, они подвержены воздействию всех избыточных токов, которые могут протекать в той части
энергосистемы, которая охватывается системой защитных реле, из-за переходной нестабильности
синхронных I 407,715 машин, подключенных к энергосистеме.
Как я уже указывал в предыдущем описании, этот элемент помех значительно усложняет обеспечение
стопроцентной успешности релейной защиты в энергосистеме. Многие из существующих релейных систем
работали бы с большей точностью и с большей эффективностью, если бы от них можно было избавиться.
То есть, если они будут реагировать только на все короткие замыкания между двумя фазами или на
несбалансированные трехфазные короткие замыкания, но не будут реагировать на сбалансированный
трехфазный ток; l 5 или будут реагировать на последний в меньшей степени. В некоторых случаях ранее не
были известны способы, с помощью которых эта функция управления может быть включена в конструкцию
реле. В других случаях было неудобно вводить дополнительные элементы в структуру реле для достижения
этого результата.
Согласно модификации моего изобретения, показанной на фиг. 8, я предлагаю устройство, свободное от
движущихся частей, которое может использоваться совместно с любой известной или существующей
системой селективных реле, реагирующей на все виды повреждений между фазами, без каких-либо
Соседние файлы в папке патенты