Устройство для защиты трехфазного синхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭМЦИТЫ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ КОРОТКИХ ;/ ЗАМЫКАНИЙ и АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ, СОдержащее датчики тока в цепях каждой фазы статора электродвигателя с преобразованием ток - напряжение на выходе , датчик фазного напряжения, бло ки токовой отсечки и зашиты от перегрузки , виткового замыкания, неполнофазного режюта, входы которых подключены к датчикам тока, и исполниг тельный орган, подключенный к выходам указанных блоков через элемент . ИЛИ, отличаюпееся тем, что, с целью повышения его чувствительности , быстродействия и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено блоком . защиты от асинхронного режима и блоком изменения уставки срабатывания, вход которого подключен к выходу элемента сравнения блока защиты от асинхронного режима, а выходы - к входам элементов сравнения блоков токовой отсечки и защиты от виткового замыкания, входы блока защиты от асинхронного режима подключены к датчикам тока к датчикам фазного напряжения, в его выходы через элемент ИЛИ - к исполнительному органу . сд оо tc о 00

„„Su„„1053208 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 02 Н 08

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f)0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3365494/24-07 (22),15. 12.,81 (46) 07.11.83, Вюл. в. 41 (72.) Е.П.Варфоломеев, С.Л.Кужеков и В.Л.Рубан (71) Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.316 ° 925(088.8) (56) 1, Федосеев A.М. Релейная защита электрических систем. М., Энергия,. 1976.

2. Слодарт М,И. Режювю работы, релейная защита и автоматика синх» ронных электродвигателей. М., ЭнЕргия, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР и 729729, кл. И 02 Н 7/08, 1975. (54)(57) CTPOHCTBO ДЛЯ ЗЛЦИТЫ ТРЕХ

ФАЗНОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ ." ЛЯ OT ВНЕШНИХ И BHYTPEHHHX KOPQTKHX . ЗАМЫКАНИИ И АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ со держащее датчики тока в цепях каждой фазы статора электродвигателя с преобразованием ток « «напряжение на вы ходе, датчик фазного напряжения, блоки токовой отсечки и защиты от перегрузки, внткового заьыкания, непал« нофазного режима, входы которых лодключены к датчикам тока, и исполни-: тельный орган, подключенный к выходам указанных блоков через элемент

ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения era чувствительности, быстродействия и расщирения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено блоком защиты от асинхронного режима и блоком изменения уставки срабатывания, вход которого подключен к выходу элемента сравнения блока защиты от асинхронного режима, а выходы - к входам элементов сравнения блокоэ токовой отсечки и защиты От витково го завыкания, входы блока защиты от асинхронного режима подключены к датчикам тока и датчикам фазного напряжения, в его выходы через элемент ИЛИ - к исполнительному органу.

1053208

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты трехфазных синхронных электродвигателей от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов °

Известно устройство для зациты синхронного электродвигателя от междуфазных коротких и витковых замыканий, а также от перегрузки (l) .

Однако такое устройство обладает низкой чувствительностью, которая по каналу Отсечка получается вследстве. того, что ток срабатывания отстраивается от тока самозапуска, который по величине гораздо боль-15

Itive внешнего короткого замыкания и

I пускового тока. Защиту от неполнофаэного режима и витковых замыканий осуществляет максимальная токовая защита с большой выдержкой времени, р() реагирующая на ЗОЪ и более замкнувшихся витков обмоток, Известно также устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режим, использующее.р5

Фактор изменений фазы тока по отношению к фазному напряжению (2).

Эта защита чувствительна, отстроена от токов перегрузки, однако не способствует повышению чувствительн ос ти и быс тродейс тв ия других защит, например токовой отсечки и защиты от виткового замыкания.

Наиболее близким по технической . сущности к изобретению является устройство для зациты трехфазного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов,содержащее промежуточные трансформаторы тока, подключенные к фильт-4( рам тока прямой и обратной последовательности, первый из которых под" ключен к одному выпрямительному мосту, а другой через разделительный трансформатор - к другому выпрями" тельному мосту, и три исполнительных реле, одно из которых — с времятоковой характеристикой мгновенного действия — подключено через элементы ИЛИ к обоим выпрямительным мостам, другое — реле перегрузки - подключено к выпрямительному мосту фильтра тока прямой последовательности, а третье - чувствительное реле обратной последовательности с зависимой времятоковой характеристикой — подключено к выпрямительному мосту фильтра тока обратной последовательности, В этом устройстве на неполный фазный режим, внешнее и внутреннее междуфазное короткое замыкание 60 реагирует первое реле с времятоковой характеристикой мгновенного действия.

Зациту от перегрузки электродвигателя осуществляет второе реле с зависимой времятоковой характеристикой..

Защиту от житковых замыканий и от других видов несимметрии осуцествля-i ет третье исполнительное реле. Укаэанное устройство обеспечивает комп" лексную защиту электродвигателя в основном от всех видов повреждений и анормальных режимов (3) .

Однако в известном устройстве чувствительность отсечки и защиты от виткового замыкания, а также быст" родействие защиты от виткового замыкания являются низкими. Низкая чувствительность объясняется отстройкой тока срабатывания от тока самозапуска, который по величине гораздо больше пускового тока и тока. в.нешнего короткого замыкания.

Наличие апериодической составляю« зей тоха статора при пуске двигателя вызывает появление тока обратной последовательности, Этот ток может вызывать ложное срабатывание зациты от витковых замыканий. При синхронном:пуске синхронного двигателя вследствие несимметрии ротора в токах статора появляется ток обратной последовательности. Этот ток также может вызывать срабатывание защиты от витковых заьыканий. Для предотврацвния ложного срабатывания защиты от витковых замыканий при асинх-. ронном пуске необходимо либо увеличить .порог ее срабатывания, либо выполнить ее с выдержкой времени, равной нли большей времени пуска, хотя но условию термической стойкости обмотки при витковом замыкании электродвигатель требуется отключать без выдержки времени..

Цель изобретения - повышение чув,ствительности, быстродействия и рас.ширения функциональных возможностей устройства для защиты трехфазного синхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчики тока в цепях каждой Фазы статора электродвигателя с преобразованием ток - напряжения на выходе, датчик фаэного напряжения, блоки токовой отсечки и эациты от перегрузки, виткового замыкания, иеполнофазного режима, входы которых подключены к датчикам тока, и исполнительный орган, подключенный к выходам укаэанных Фло" ков через элемент ИЛИ, дополнительно снабжено блоком зациты от асинхронного режима и блоком изменения уставки;срабатывания, вход которого подключен к выходу элемента сравнения блока защиты от асинхронного рвжима, а выходы — к входам элементов сравнения блоков токовой отсечки и защиты от виткового замыкания, входы. блока защиты от асинхронного режима подклю1053208

При синхронном режиме двигателя блок 14 измерения устанок включает в действие чувствительные уставки срабатывания второй степени блоков токоной отсечки 4 и защиты виткового замыкания 8. Воэникаюцее короткое

: замыкание срабатывание блока токовой отсечки 4 при токе, меньшем тока самозапуска. Возникающее витковое

65 чены к датчикам тока и датчикам фаэного напряжения, à его выходы через элемент ИЛИ - к исполнительному ор" гану.

На чертеже представлена функционал ная схема предлагаемого устройст5 ва.

Устройство комплексной зациты трехфазного синхронного электродвигателя содержит датчики тока в цепях каждой фазы статора двигателя с преобразованием тока в напряжение на выходе 1, максимальную токовую защиту 2 с блоками защиты от перегрузки

3 и токовой отсечки 4, подключенные через элемент HJIH 5 с исполнительным 15 органом б, защиты от несимметрично

ro режима 7 с блоками защит от витконого замыкания 8 и неполнофазного режима 9, подключенные через элемент

ИЛИ 10 с исполнительным органом б,: . р0 блок зашиты от асинхронного режима

11, подключенного через элемент ИЛИ

12 с исполнительным органом б, датчик 13 фазного напряжения и блок 14 изменения устанок .срабатывания, вход которого подключен к выходу схемы сравнения блока защиты от асинхронного режима 11, а выходы - к входам схемы сраннення блоков токовой отсечки 4 и защиты от ниткового замыкания 8.

Устройство работает следующим образом.

При асинхронном режиме электродвигателя (например, пуск или потеря возбуждения, или выход из асинхронизма) элемент сравиения блока заши ты от асинхронного режима 11 ныцает сигнал на вход блока 14 изменения уставок. Последний срабатывает и производит ввод в действие уставки 40 срабатывания первой ступени блоков, токовой отсечки 4 и эациты от виткового замыкания 8. При возникновении самоэапуска двигателя блок токовой отсечки 4 не срабатывает, так как 45 ток первой ступени отстроен от тока самозапуска. Поступающий на вход блока защиты от витконого замыкания

8 сигнал, пропорциональный суммарному току обратной последовательности, 50 вызванному несимметривй статора, ротора и апериодической составляющей тока, срабатывание последнего не вы» эывает, так как ток уставки срабатынания первой ступени отстроен от это-55

ro тока. короткое замыкание вызывает срабатывание блока зациты от ниткового acL» мыкания 8 прн токе, меньшем суммар" ного тока обратной последовательности при асинхронном режиме.

Для правильной работы блока зациты от неполнофазного режима 9 (обрыв фаэ) необходимо предусмотреть нЫПержку нремени один-два периода промыаленной частоты на случай неодновременного включения фаэ выключателем.

В качестве введенного в предлагаемое устройство блока изменения (н частности, увеличения) устанок срабатывания блоков токовой отсечки и защиты от витконого замыкания на время асинхронного режима (пуск, потеря возбуждения, выход иэ синхронизма), управляемого защитой от асинхронного режима, может быть использовано любое устройство, способное при полу« чении сигнала о наличии асинхронно" го режима автоматически на время этого режима произнести эаглубление уставок срабатывания блоков тоновой отсечки и защиты от виткового замыкания, например устройство, содержащее расширитель импульсов, управляе-мый ключ, выполненный на транзисто- . ре, и исполнительный орган. В качестве исполнительного органа может быть использовано герконовое реле с раэмыкаюцими контактами, которые в синх.ронном режиме шунтируют элементы делителей, задающих пороги срабатывания токовой отсчеки и зациты от виткового замыкания.

В асинхронном режиме контакты геркакового реле размыкаются и дешунтируют элементы указанных делителей, благодаря чему пороги срабатывания защит увеличиваются. Таким образом,,токовая отсечка и защита от нитко вых замыканий имеют по две ступени первая действует в асинхронном режиме, вторая в синхронном.

Ток срабатывания первой ступени отсечки выбирается по условию отстройки от тока самозапуска электро- двигателя в соответствии с выражениемг Е +Е "> (cr х +x

Ток срабатывания второй ступени отсечки - по условию отстройки от тока внешнего короткого замыкания

II, *so 3 XI11 д где Š— эквивалентная ЭДС питающей с системы;

Е Э вЂ” ЭДС защищаемого двигателя в сверхперехьдном режиме КЗ.

Х вЂ” сверхпереходное индуктивное сопротивление двигателя по продольной,,оси;

Х - эквивалентное сопротивление питающей системы.

1053208

Составитель В.Орлов

Редактор С.Саенко Техред И.Асталош КорректорД .Рршетник.

Заказ 88ß2/52 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4

Так как 3cI >3 р, то работа отсечки в синхронном режйме с уставкой 7 < и автоматический переход ее на работу с уставной 3 в асинхронном режиме способствует йовышению чувствительности блока токовой отсечки.

Ток срабатывания блока защиты от виткового замыкания второй ступени, т|е, в синхронном режиме, отстранва« ется по величине от тока, вызванного несимметрией двигателя, а по време- 1О ни - от времени срабатывания отсечек смежных присоединений. Ток первой ступени отстраивается от суммарного тока вызванного несимметрией статора, ротора и апериодической состав- !5 .ляющей тока, т.е, от несимметрии пускового режима, так как3 е3 ;,, то работа защиты от витконого замйкания ,в асинхронном режиме с 7 7 и автома тический переход ее на работу с ус- gp тавкой в асинхронном режиме способствует йовышвнню чувствительности н быстродействия защиты от виткового замыкания.

Таким образом, введение в комплексную защиту синхронного электродвигателя блока изменения уставок повышает ее чувствительность и быстродействие в целом.

В качестве блока защиты от асинх ронного режима могут быть применены любые защиты, испольнующие фактор изменения сдвига по фазе тока по отношению к фаэному напряжению при изме ненни режима работы электродвигателя.

Применение изобретения позволяет защите трехфазного синхронного электродвигателя путем автоматического изменения уставок одновременно в двух защитах повысить чувствительность, быстродействие и расширить функциональные возможности, что снижает объем повреждения электродвигателя и соответственно сокращает стоимость ремонта и его продолжительность, соз"

Рающие значительный экономический эфФект.