Устройство для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ЩШ КОМГОШКСНОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные трансформаторы тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки и защиты от перегрузок, виткового замыкания и обрыва фазы, выходы которых подключены к исполнительноь}у органу через элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повьпаения быстродействия и чувствительности, в него дополнительно введен блок выделения апериодической составляющей тока статора двигателя, вход которого подключен к промежуточным трансфорс маторам тока, а выход - к дополнительным тормозным входам блоков то (Л ковой отсечки и защиты от виткового короткого замыкания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3318654/24-07 (22) 20.07.81 (46) 15.04.84. Бюл. У 14 (72) Е.П. Варфоломеев, С.Л. Кужеков и В.Л. Рубан (71) Ордена Трудового Красного Знамени Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Ульяницкий Е.М. и др. Реле дифференциальной токовой отсечки.

Изв. вузов, "Электромеханика", 1970, 9 3.

2. Авторское свидетельство СССР

В 729729, кл. Н 02 Н 7/08, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ

ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от внещних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные трансформаторы. тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки.и защиты от перегрузок, виткового замыкания и обрыва фазы, выходы которых подключены к исполнительному органу через злемент ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения быстродействия и чувствительности, в него дополнительно введен блок выделения апериодической составляющей тока статора двигателя, вход которого подключен к промежуточным трансформаторам тока, а выход — к дополнительным тормозным входам блоков токовой отсечки и защиты от виткового короткого замыкания.

1086498

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от внешних и внутренних коротких замыканий и анор- мальных режимов.

Известны устройства для защиты от междуфазных коротких замыканий, имеющие отстройку от апериодической составляющей тока 1 3.

Эти защиты хотя и имеют более высокую чувствительность от междуфазных коротких замыканий, но не ,решают всего комплекса защит: от обрыва фазы, виткового замыкания и перегруза.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для комплексной защиты трехфазного электродвигателя от внешних и внутI

:ренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточ" ные трансформаторы тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки и защит от перегрузок, виткового замыкания и обрыва фазы, выходы которых подключены к исполнительному органу З0 через элемент ИЛИ (2 .

Недостатками данного. устройства являются низкие чувствительность отсечки и быстродействие защиты от витковых замыканий. Низкая чувствитель- З5 ность отсечки объясняется отсутствием отстройки от апериодической составляющей тока статора. Для исключения влияния последней порог срабатывания отсечки необходимо уве- 40 личить, что снижает чувствительность отсечки, Наличие апериодической составляющей тока статора вызывает появление тока обратной последовательности, что приводит к срабатыванию защиты от витковых замыканий. Для исключения ложного отключения электродвигателя наличием апериодической составляющей тока при пуске защиту от виткового замыкания необе ходимо выполнять с выдержкой времени, равной или большей времени существования апериодической составляющей тока. В то время как по условию термической стойкости обмотки при витковом замыкании электродвигатель требуется отключить без выдержки времени.

Целью изобретения является повышение чувствительности и быстродействия устройства для комплексной. защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для комплексной защиты электродвигателя, содержащее промежуточные трансформаторы тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки и защиты от перегрузок, виткового замыкания и обрыва фазы, выходы которых подключены к исполнительному органу через

У элемент ИЛИ, дополнительно введен блок вьщеления апериодической составляющей тока статора двигателя, вход которого подключен к промежуточным трансформаторам тока, а выход— к дополнительным тормозным входам блоков токовой отсечки и защиты от виткового короткого замыкания.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя содержит датчики тока с преобразователем ток-напряжение на выходе на каждую фазу (промежуточные трансформаторы тока) 1, блок защиты от перегрузки 2, блок токовой отсечки 3, блок защиты от виткового замыкания 4, блок защиты от обрыва фазы 5, элемент ИЛИ б, исполнительный орган 7 и блок вьщеления апериодической составляющей 8.

В состав блока защиты от перегрузки входят преобразующий блок 9, управляемый генератор импульсов 10, накопительная ячейка 11, блок сравнения 12, пороговый элемент 13. Блок токовой отсечки содержит преобразующий блок 9, блок сравнения 14 и пороговый элемент 15. Блоки токовой,отсечки и защиты от перегрузки с элементом ИЛИ образуют максимальную токовую защиту.

Блок выделения апериодической составляющей 8 содержит преобразующие блоки положительной 16 и отрицательной 17 полуволны в средневыпрямленное напряжение и блок вьщеления разности сигналов 18.

498 4 рицательной полярности измерительных блоках 25-30 и блока вьделения разности наибольшего сигнала 31 выделяется сигнал небаланса, вызванный наличием в токе двигателя апериодической составляющей. Этот сигнал поступает на рабочий вход блока сравнения 32 и на вход блока сравнения 34. После взаимодействия тормозного сигнала и сигнала небаланса на выходе блока 32 сигнал отсутствует. Сигнал с блока 34. поступает на вход порогового органа обрыва фазы 35 и срабатывания последнего не вызывает, так как уставка срабатывания его гораздо выше этого сигнала.

При появлении многофазного или виткового замыкания при отсутствии апериодической составляющей тока на соответствующие блоки 14 и 32 поступает только рабочий сигнал. Этот сигнал проходит соответствующий блок без всякого торможения и вызывает срабатывание порогового органа.

При появлении двухфазного короткого замыкания в цепи двигателя (этот вид К3 является несимметричным) рабочие сигналы поступают на входы порогового элемента 15 и блоков сравнения 32 и 34. Так как выдержка времени отсутствует и в блоке токовой отсечки, то первым срабатывает пороговый орган 15 и вьщает сигнал на отключение. Блоки 32 и 34, имеющие вьдержку времени один — два периода промышленной частоты, сигнала на отключение вьдать не успевают.

При наличии перегрузки двигателя сигнал с блока 9 поступает на вход блока 10, вызывая появление импульсов, частота которых возрастает с увеличением тока перегрузки. Эти сигналы поступают на вход накопительной ячейки 11, где, на капливаясь, повышают уровень выходного сигнала блока 11. Этот сигнал поступает на вход сравнивающего блокЪ 12 и по истечении времени, соответствующего времени токовой характеристики, превышая установленный уровень вызывает срабатывание порогового элемента 13.

Сигнал о срабатывании проходит через элемент ИЛИ 6 на вход выходного органа 7. з 1086

Общими блоками для блоков защитот виткового замыкания 4 и обрыва фазы 5 являются преобразующие блоки в виде формирователей прямоугольных импульсов положительной 19-21 и от5 рицательной 22-? : полярности напряжений, поступающих с датчиков тока 1, измерительные блоки в виде элементов И 25-27 сглаживающих фильтров 28-30 и блока выделения 10 разности между наибольшим и наименьшим из сигналов 31. Кроме того, блок 4 также содержит блок сравнения 32 и пороговый орган с элементом выдержки времени 33, а блок за- 15 щиты от обрыва фазы 5 — блок сравнения 34 и пороговый орган с элементом выдержки времени 35.

Блоки 4 и 5 с элементом ИЛИ 6 входными блоками образуют защиту от 2о несимметричного режима.

Блоки сравнения 14 и 32 имеют два входа: рабочий,и тормозной. Рабочий вход каждого блока соединен с выходом соответствующего измерительного 25 блока. Тормозной вход кажцого блока соединен с выходом блока выделения разности сигналов 18. Коэффициенты торможения для блоков сравнения 14 и 32 выбираются из соотношения величин периодической и апериодической составляющих тока двигателя и уточняются при настройке защит.

Устройство работает следующим образом.

При пуске электродвигателя, когда в токе статора электродвигателя возникает апериодическая составляю-. .щая тока, блок вьделения апериодической составляющей 8 выделяет сиг- 40 нал, пропорциональный величине этой составляющей, который поступает на тормозной вход блоков сравнения 14 и 32 в качестве тормозного сигнала.

Одновременно в блоке преобразования 45

9 формируется сигнал, пропорциональный пусковому току двигателя. Этот сигнал, включающий и сигнал о наличии апериодической составляющей, поступает на рабочий вход блока сравне- 5О ния 14 и является рабочим сигналом.

После взаимодействия рабочего и тормозного сигналов на выходе блока сравнения 14 получается сигнал, пропорциональный периодической состав- 55 ляющей тока двигателя ° Одновременно в блоках 19-24 формирование прямоугольных сигналов положительной и отТаким образом, введение в устройство для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя

1086498

Составитель Т.. Щеголькова.

Редактор М. Товтин Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Синицкая

Заказ 2262/49 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 блока выделения апериодической составляющей исключает влияние последней на работу блока токовой отсечки и защиты от виткового замыкания путем торможения. Введение торможения в блок токовой отсечки позволяет снизить его уставку срабатывания по току, что, соответственно, повышает

его чувствительность. Благодаря введению торможения в защиту от виткового замыкания время срабатывания Ilo сравнению с известными защитами

5 уменьшилось до двух периодов промышленной частоты. В итоге чувствительность и быстродействие всего устройст. ва повысились.